Antik Yunan'da Demokritos şu fikri ortaya attı: Madde, bölünemez küçük parçacıklardan oluşur. Bunlara "atomos" yani "bölünemez" adını verdi. Bu fikir, John Dalton tarafından 1803'te yeniden gündeme getirilene kadar iki bin yıl boyunca unutulmuş kaldı. Atomlar bölünemez değildir. Proton ve nötronlardan oluşan bir çekirdeğe ve onu çevreleyen bir elektron bulutuna sahiptirler. Ancak kimyasal özelliklerini koruyan bir elementin en küçük birimidirler.

Atomlar çoğunlukla boşluktan oluşur. Çekirdek çok küçüktür, atomun çapının yaklaşık 1/100.000'i kadardır, ancak kütlenin neredeyse tamamını içerir. Protonlar pozitif yüklüdür. Nötronlar nötrdür. Elektronlar negatif yüklüdür ve çekirdeğin etrafındaki yörüngeleri işgal ederler. Proton sayısı elementi belirler. Nötron sayısı izotopu belirler. Elektron sayısı ise yükü belirler.

Atomlar birleşerek bileşikler ve moleküller oluşturur. Elektronları paylaşarak (kovalent bağlar) veya elektronları aktararak (iyonik bağlar) bağlanırlar. Elektronların, özellikle de en dıştaki elektronların dizilimi, bir atomun nasıl davrandığını belirler. Periyodik tablo, elementleri atom numaralarına ve elektron dizilimlerine göre düzenleyerek kimyasal davranışlardaki kalıpları ortaya koyar.

Atomlar katı küreler değildir. Dalga fonksiyonlarıyla tanımlanan kuantum mekanik sistemlerdir. Elektronlar gezegenler gibi yörüngede dönmezler. Olasılık bulutlarında bulunurlar. Atom bir modeldir ve bu model evrim geçirmiştir. Daha fazla şey öğrendikçe evrim geçirmeye devam edecektir.