原子序是指原子核中質子的數量，它就像元素的身份證。氫原子有一個質子，所以它的原子序是1；氦原子有兩個質子，所以它的原子序是2；碳原子有六個質子；金原子有79。元素週期表是依照原子序遞增的順序排列的。原子序數通常作為下標寫在元素符號之前。

原子序數決定元素的種類。改變質子數，元素種類就會改變。例如，氮原子增加一個質子，就得到氧原子；金原子移除一個質子，就得到鉑原子。中子數可以改變而不改變元素種類，但質子數不能。這就是為什麼原子序數是元素的基本屬性。

在中性原子中，電子數等於質子數。因此，原子序數也表示原子擁有的電子數。這一點至關重要，因為電子決定了原子的化學性質。元素週期表中同一族的元素具有相同數量的價電子，這也是它們性質相似的原因。原子序數將原子核與電子雲連結起來。

這個概念由亨利·莫斯利於1913年提出。他證明，決定元素在元素週期表中位置的是原子序數，而非原子量。他的工作解決了門捷列夫原始元素週期表中的矛盾之處，並最終形成了現代元素週期律。