Pierwsza teoria na temat budowy materii pochodzi jeszcze z czasów starożytnych, z około V wieku przed naszą erą. Grecki filozof Demokryt z Abdery (460 - 370 p.n.e.) stwierdził, że materia w swej naturze jest ziarnista oraz ma kres dzielenia się. Najmniejszą część materii nazwał atomem (z gr. atomos - niepodzielny).

Następne dwa tysiąclecia nie przyczyniły się do dalszego rozwoju teorii atomistycznych.

Dopiero w roku 1808, angielski chemik John Dalton opublikował pracę pt. "Nowy System Filozofii Chemicznej", w której przedstawił swoją teorię na temat budowy materii. Na podstawie przeprowadzonych przez niego doświadczeń z rozpuszczalnością gazów w cieczach sformułował następujące postulaty:

- Każda materia zbudowana jest z atomów, czyli najmniejszych, niepodzielnych i niewidocznych porcji tej materii, które zachowują jej właściwości chemiczne.

- Atomy tego samego pierwiastka charakteryzują się ściśle określoną masą. Atomy różniące się masą reprezentują różne pierwiastki.

- Atomy w trakcie reakcji nie ulęgają zniszczeniu, a jedynie przemianie, podczas której zmieniają położenie i powiązanie względem innych atomów.

- Każda cząsteczka związku chemicznego jest złożona z pewnej określonej ilości atomów poszczególnych pierwiastków.

Dziś wiadomo, iż postulaty te nie są prawdziwe, mimo to często ułatwiają zrozumienie na czym polega reakcja chemiczna.

W roku 1897 J. J. Thomson odkrył elementarny ładunek ujemny, czyli elektron. Odkrycie to miało istotny wpływ na postęp rozwoju teorii atomistycznych. Jednoznacznie obaliło twierdzenie Daltona na temat niepodzielności atomu. Także Thomson zaproponował tzw. ciastkowy model budowy atomu, według którego atom złożony jest z dużej dodatnio naładowanej kulki, wewnątrz której znajduję się małe elektrony. Uważał, że ilość elektronów wchodzących w skład danego atomu, charakteryzuje dany pierwiastek.

Rok 1911 przyniósł odkrycie Ernesta Rutherforda, który na podstawie doświadczenia z promieniowaniem α, wywnioskował, że atomy składają się z dodatnio naładowanych jąder, wewnątrz których skupiona jest niemal cała masa atomu oraz ze zlokalizowanych wokół nich elektronów. Wykazał, że jądra zajmują stosunkowo małą objętość (promień jądra atomowego to ok. 10-15 [m]) w porównaniu z całymi atomami (promień atomowy to ok. 10-10 [m]).

Kolejnym jego krokiem było zaproponowanie planetarnego modelu budowy atomu. Uznał, iż atom stanowi system składający się z jądra o ładunku dodatnim oraz elektronów o ładunku ujemnym poruczających się wokół niego po torach zamkniętych, czyli orbitach.

Model ten musiał być odrzucony ze względu na fakt, iż poruszający się elektron generowałby energię, sam ją tracąc, więc w efekcie spadłby na jądro.

Przełomowym momentem w rozwoju teorii atomistycznych był rok 1913. Angielski naukowiec Niels Bohr, współpracujący z Rutherfordem, zaproponował nowy, kwantowo - mechaniczny model budowy atomu. Jego teoria doskonale odpowiadała z doświadczeniom przeprowadzanym na wodorze. Wysunął następujące postulaty:

- Elektrony znajdują się w specyficznych stanach stacjonarnych. W stanach takich elektrony nie pobierają, ani nie emitują energii.

- Możliwe jest przejście elektronów w atomie między stanami stacjonarnymi o różnej energii. Przejściu elektronu ze stanu stacjonarnego o energii wyższej do stanu stacjonarnego o energii niższej towarzyszy emisja kwantu energii równej różnicy obu stanów. Natomiast przejściu elektronu ze stanu stacjonarnego o energii niższej do stanu stacjonarnego o energii wyższej towarzyszy absorpcja kwantu energii równemu różnicy obu stanów.

Za teorię ta Bohr otrzymała w roku 1922 nagrodę Nobla. Przyczyniła się ona powstania współczesnego wyobrażenia na temat atomu i rozwoju fizyki kwantowej.