Najstarsze doniesienia, które dotyczyły pojęcia, za które dziś można by uzna ć atom pochodzą z Chin, z czwartego wieku przed naszą erą. Natomiast w Europie pojęcie atomu pojawiło się po raz pierwszy w rozważaniach filozofów starożytnej Grecji, m.in. Demokryta z Abdery. Zakładał on, taka różnorodność materii w otaczającym człowieka świecie musi być związana z różnorodnością kształtów, liczby i sposobów rozmieszczenia atomów, czyli małych kulek, z których składa się materia.

Niemniej jednak pomysł budowy świata z atomów nie przyjął się w świecie naukowym i nie wykorzystywano tej teorii do tłumaczenia zjawisk zachodzących w świecie.

Pomysł atomu został przywrócony nauce dopiero przez Mikołaja Kopernika, a także Huygensa i Boyle'a oraz Newtona. Ten ostatni w swoich pismach przedstawił tezę, że materia składa się z malutkich i bardzo twardych cząstek. Tak twardych, że nigdy się nie zużywają. Przedstawił również pogląd na temat ich niepodzielności.

Mimo licznych eksperymentów, które mogły wskazywać na istnienie atomów dla wielu naukowców nadal było to pojęcie abstrakcyjne. Dopiero Dalton udowodnił, że przyjmując odpowiednio sprecyzowane pojęcie atomu można wytłumaczyć podstawowe prawa chemii. Dalton twierdził , że:

* Atom stanowi najmniejszą częścią pierwiastka, przy czym zachowuje jego właściwości fizyczne i chemiczne we wszystkich procesach fizycznych i chemicznych

* oraz , ze wszystkie atomy danego pierwiastka są identyczne pod każdym względem. Pomiędzy atomami różnych pierwiastków istnieją różnice w masie i właściwościach.

* natomiast gdy dochodzi do łączenia się atomów różnych pierwiastków to powstają wtedy związki chemiczne, przy czym atomy te muszą się łączyć w określonych proporcjach.

Na drodze do pełnego zrozumienia pojęcia atomu dużą role odegrały doświadczenia Avogadra. Wysunął on tezę, że w pudełku wypełnionym jakimkolwiek gazem, w tych samych warunkach temperatury i ciśnienia zawsze będzie tyle samo cząsteczek.

Początkowo nie dawano wiary naukowcowi. Nawet Dalton do tego twierdzenia odnosił się niechętnie. Ale wkrótce zrozumiano, że Avogadro ma jednak rację. Od tej pory możliwe było obliczenie wielkości atomu.

Można tego dokonać zakładając istnienie pudełka o takich rozmiarach aby w środku mieściło się zawsze tyle gazu ile wynosi jego masa cząsteczkowa. Warunki eksperymentu to zerowa temperatura i ciśnienie równe 1 atmosfera. Widać więc, że obojętnie jaki gaz się tam znajdzie to zawsze będzie tyle samo cząsteczek. Liczbę taką określono mianem liczby Avogadra. Rozważania te zbliżyły naukowców do pojęcia jak małe są rozmiary atomów. Jednak na pierwsze poprawne oszacowania wielkości atomów trzeba było czekać do początków dziewiętnastego wieku. Wtedy to swoje doświadczenia przeprowadzał Thomas Young. Badał on napięcie powierzchniowe wody i zakładał, że siła odpowiedzialna za napięcie powierzchniowe musi mieć jakiś związek z zasięgiem oddziaływań między cząsteczkami. Obliczył więc, że wielkość cząsteczek wody musi zawierać się w przedziale od 5 - 25 miliardowych centymetra.

Metodę pomiarów wielkości atomów opracował również Albert Einstein. Opierała się ona na wykorzystaniu roztworów, składających się z dwóch rodzajów cząsteczek - fazy rozproszonej i rozpuszczalnika. Badania te pozwoliły uczonemu na wyprowadzenie liczby Avogadra i oszacowanie wielkości cząsteczek na kilka angstremów. Jednak wyprowadzona przez niego liczba nie była do końca prawdziwa. Kilka lat później sam poprawił swoje obliczenia uzyskując ostatecznie wartość 6.11.

Mimo to nadal nie było bezpośrednich dowodów na istnienie atomów i część naukowców zaczynała wątpić w tą koncepcję. Atom stał się czymś namacalnym dopiero po opisaniu prze Einsteina ruchów Browna. Przyczynę tego ruchu stanowiło uderzanie cząsteczek wody w pyłki zawieszone w wodzie.

Obecnie wiadomo, że każdy atom składa zbudowany jest z jądra oraz z krążących wokół niego elektronów. Jądro atomowe natomiast składa się z dodatnio naładowanych protonów i elektrycznie obojętnych neutronów. Wspólna nazwa tych cząstek to nukleony. Istnienie jądra atomowego zostało udowodnione przez Rutherforda, który wykonywał doświadczenia polegające na rozpraszaniu cząstek alfa na foliach metalowych.

Masa elektronu jest ok. 1830 razy mniejsza od masy protonu czy neutronu. Wynosi bowiem tylko  (Mp=1,0073 u, Mn=1,00866 u). Wobec tak dużej różnicy przyjmuje się, że jądro skupia niemal całą masę atomu. Ładunek elektronu wynosi i jest równy co do wartości ładunkowi protonu. Ma jednak przeciwny znak. Ponieważ liczba elektronów jest protonów obojętnym atomie równa liczbie protonów dlatego ładunki równoważą się.

Liczba protonów w jądrze i zarazem liczba elektronów na orbicie nazywana jest liczbą atomową Z. Decyduje ona jąder własnościach fizycznych i chemicznych pierwiastka.

Sumę liczb protonów i neutronów, czyli liczbę nukleonów wyraża liczba masowa A. Liczb neutronów jest zatem równa różnicy liczby masowej i liczby atomowej.

Protony i neutrony należą do tzw. barionów. Natomiast wszystkie bariony należą do większej rodziny cząstek zwanych hadronami. Wiadomo, że wszystkie hadrony a więc i protony i neutrony zbudowane są z kwarków. Kwarki obecnie uważane są za jedne z cząstek elementarnych. Mają one spin 1 /2 i niecałkowity ładunek elektryczny. Kwarki odczuwają działanie tzw. siły koloru. Można wyróżnić trzy odmiany koloru kwarków oraz sześć odmian zapachu.

Atomy tego samego pierwiastka różniące się liczbą masową noszą nazwę izotopów. Przykład izotopów mogą stanowić izotopy wodoru czyli prot, deuter i tryt. Jądra tych izotopów mają następującą liczbę neutronów : prot - 0, deuter - 1, tryt - 2.

Natomiast atomy pierwiastków, których jądra zawierają taką samą liczbę nukleonów, ale różnią się liczbą atomową nazywa się izobarami.

Izotony natomiast to atomy, których jądra mają taką samą liczbę neutronów, lecz różnią się liczbą protonów.

Trwałość jąder atomowych jest skutkiem działania sił jądrowych. Są to siły przyciągani między nukleonami. Mają bliski zasięg, rzędu 1.5m

Masa jądra atomowego jest zawsze mniejsza od sumy mas nuklidów wchodzących w jego skład. Ta różnica nosi nazwę defektu masy i jest ilościowo jest równa energii wiązania nukleonów w jądrze.

Obie te wielkości wiąże wzór Einsteina: , gdzie c - prędkość światła w próżni.

Jądra niektórych izotopów są nietrwałe, ulegają rozpadowi promieniotwórczemu. W wyniku takiego rozpadu powstaje jądro trwałe oraz emitowane są różne cząstki w zależności od typu rozpadu. Mogą to być cząstki alfa lub beta. Rozpadowi może również towarzyszyć emisja promieniowania elektromagnetycznego, jeśli powstałe jądro będzie w stanie wzbudzonym.

Najbardziej trwałe są jądra tzw. parzysto - parzyste czyli składające się z parzystej liczby neutronów i protonów. Mniej liczne i również mniej trwałe są jądra parzysto - nieparzyste. Natomiast najbardziej nietrwałe są jądra nieparzysto - nieparzyste. Wyjątek stanowią cztery izotopy: , które są trwałe.