ساختار اتوم 
در مرکز اتوم، هسته است. هسته از پروتون ها و نیوترون ها تشکیل شده است. الکترون ها در اطراف بیرون هسته چرخش می گیرند.

پروتون و نیوترون سنگین تر از الکترون هستند الکترون ها بسیار سبک وزن هستند و در یک ابر در اطراف هسته وجود دارد. ابر الکترون دارای شعاع 10000 برابر بزرگتر هسته است.

پروتون و نیوترون تقریبا کتلهیکسان دارند. با این حال، یک پروتون وزن بیش از 1800 الکترون دارد. اتوم ها همیشه دارای تعداد برابر پروتون ها و الکترون ها هستند، . افزودن پروتون به اتوم یک عنصر جدید را ایجاد می کند، در حالی که افزودن یک نیوترون یک ایزوتوپ یا نسخه سنگین تر آن اتوم را ایجاد می کند
هسته

هسته در سال 1911 توسط ارنست رادرفورد، فیزیکدان از نیوزیلند کشف شد، که در سال 1920 نام پروتون را برای ذرات مثبت هسته اتوم پیشنهاد کرد. رادرفورد همچنین نظریه ای را مبنی بر اینکه ذرات خنثی درون هسته نیز وجود داردداد جیمز چادویک، فیزیکدان و دانشجوی انگلیسی و رادرفورد، توانستند در سال 1932 تأیید کند.

تقریبا تمام کتله اتوم در هسته قرار دارد. پروتون ها و نیوترون هایی که هسته را تشکیل می دهند تقریبا هم کتله هستند (پروتون کمی کمتر است) و طبق آزمایشگاه ملی لارنس برکلی همان حرکت زاویه ای دارد.

پروتونها

پروتونها ذرات مثبت در هسته اتومی هستند. رادرفورد آنها را در آزمایشات با لوله های کادمیوم که از 1911 تا 1919 انجام می داد، کشف کرد. پروتون ها در کتله کوچکتر از نیوترون ها با وزن نسبی 0.9986 (در مقایسه با کتله نیوترونی 1) و یا حدود 1.673x10-27 کیلوگرم است.

تعداد پروتون ها در یک اتوم، عناصر را مشخص می کند. به عنوان مثال، اتوم های کاربنی دارای شش پروتون هستند، اتوم های هایدروجنیک و اتوم های اکسیجن هشت 
. تعداد پروتون ها در یک اتوم به عنوان عدد اتومی آن عنصر نامیده می شود. تعداد پروتون ها در اتوم همچنین رفتار شیمیایی عنصر را تعیین می کند. .

سه کوارک هر پروتون را تشکیل می دهند - دو کوارک "بالا" (هر دو با یک چارچ مثبت 2/3) و یک کوارک "پایین" (با یک چارچ منفی 1/3) - و آنها توسط دیگر ذرات زیر اتومی به نام گلوئون نگهداری می شوند، که بی عیب است
اتوم هایدروجنمنحصر به فرد است که تنها یک پروتون دارد و در هسته آن نیوترون وجود ندارد. 
پروتون و نیوترون هر دو از ذرات دیگر به نام کوارک ها و گلوئون تشکیل شده است. پروتونها دارای دو کوارک "بالا" و کوارک "پایین" هستند در حالی که نیوترونها شامل کوارک "بالا" و دوکوارک "پایین" است. گلوئون مسئول اتصال کوارک ها به یکدیگر هستند.
الکترون
الکترون یک ذره چارچدار منفی است که در خارج از هسته چرخش می کند. الکترونها به سرعت در اطراف هسته چرخش می کنند، دانشمندان هرگز نمیتوانند 100٪ مطمئن باشند که در آن قرار دارند، اما دانشمندان می توانند برآورد کنند که الکترونها باید باشند. اگر تعداد اتومهای الکترون و پروتون در یک اتوم برابر باشد، گفته می شود که اتوم یک چارچ خنثی است. الکترونها به چارچ مثبت پروتونها ی هسته جذب می شوند. الکترونها بسیار کوچکتر از نیوترونها و پروتونها هستند. حدود 1800 چارچ کوچکتر! 
پیکاربندی الکترون اتوم، توضیح مختصری از مکان الکترونها در یک اتوم معمولی است. با استفاده از پیکاربندی الکترون و اصول فیزیک، کیمیادانها می توانند خواص اتوم مانند ثبات، نقطه جوش و هدایت را پیش بینی کنند.


نیوترون 
هیچ چارچی ندارند تعداد نیوترون ها بر توده و رادیواکتیویت اتوم تاثیر می گذارد

وجود نیوترون توسط رادرفورد در سال 1920 تئوریزه شد و توسط چادویک در سال 1932 کشف شد. در هنگام آزمایشات، نیوترون ها در یک ورق نازک بریلیوم یافت شدند. .

نیوترونها ذرات بدون تخلیه در تمام هسته های اتومی یافت می شوند (به جز برای هایدروجن1). توده نیوترون کمی بزرگتر از پروتون است. مانند پروتون ها، نیوترون ها نیز از کوارک ها ساخته می شوند - یک کوارک "بالا" (با یک چارچ مثبت 2/3) و دو کوارک"پایین" هر کدام با یک چارچ منفی1/3
ایزوتوپها

تعداد نیوترون ها در یک هسته ایزوتوپ عنصر را تعیین می کند. به عنوان مثال، هایدروجندارای سه ایزوتوپ شناخته شده است: پروتیوم، دوتریوم و تریتیوم.