原子由一個原子核和核周圍一定數目的電子構成。核內有中子和質子。各種核的性質不同；核外電子構型決定元素的物理性質和化學性質。
電子的發現 1858年德意志科學傢J.H.W.蓋斯勒作低壓放電管試驗時發現，當管內氣壓降到約5毫米汞柱時，通以高壓電，發出輝光，不同氣體發出不同顏色的輝光。1879年英國化學傢W.克魯克斯發現當氣壓降為0.01毫米汞柱時，不再發輝光，而在對著陰極的玻璃璃管中發出粒子流，後來許多實驗發現：磁場、電場能偏轉粒子流行進的方向，粒子流能推動克魯克斯管中的風車，能被行進途中障礙物擋住，並在玻璃壁上留有陰影。由此證明，粒子流是一種帶負電的粒子束──陰極射線。
1897年英國人J.J.湯姆孫利用該粒子束在電場和磁場中的聯合偏轉性能，測定瞭它的速度v＝E/H（E為電場強度，H為磁場強度）及荷質比e/m(e為電荷，m為質量)。大量實驗證實，e/m是定值，不因電極材料和管中氣體的種類而變。這就表明，粒子束是由各種原子的共同成分──電子──形成的。熱電子發射、光電效應也表明電子存在於一切原子之中。目前認為電子的質量是9.1095×10-31千克。
盧瑟福原子模型 英國科學傢E.盧瑟福1911年根據α粒子散射實驗（圖1），提出原子行星模型。
盧瑟福用α 粒子撞擊厚度為0.6微米的金箔時發現，絕大部分α 粒子都能穿透金屬薄片，其運行方向與原來的差不多，少數穿過金屬時有相當大的角度的偏轉，還有個別被反彈回來。實驗表明：原子內部有很大的空隙，被反射回來的α粒子一定是碰到瞭質量遠大於α粒子的、帶正電荷的極小微粒的結果。因為α 粒子的質量是電子的7000餘倍，若兩者相撞，隻可能是電子被彈開，α 粒子偏離不大。通過精密實驗及理論計算得知，原子核的半徑為0.03皮米，核上的正電荷數為79。同年，盧瑟福在此實驗基礎上提出原子行星模型：原子中有個極小的核，它幾乎集中瞭原子全部的質量，帶有Z個正電荷，另有Z個電子繞核運動，就像行星繞太陽旋轉一樣（圖2）。
以後的大量實驗證明，原子半徑在100皮米左右，原子核的半徑為10-2～10-3皮米，原子核的正電荷數和該元素在周期表中的原子序數一致。
玻爾理論 根據原子行星模型、量子概念和光子概念來闡明氫原子光譜和原子結構的理論。由丹麥物理學傢N.玻爾在1913年提出。（見玻爾理論）
量子數 表征微觀粒子運動狀態的一些特定數字。用它可較全面地描寫原子中電子空間運動的狀態。（見量子數）
電子雲 描寫電子在原子核周圍各區域出現幾率的名詞。將這種幾率分佈用圖象表示時，以濃淡程度表示幾率的大小，其形象如同電子在原子核周圍形成的雲霧，故名。（見電子雲）