Atomy składają się z jądra i otaczających to jądro elektronów. W jądrze znajdują się z kolei nukleony: protony i neutrony. Neutrony są cząsteczkami obojętnymi elektrycznie, protony noszą ładunek elektryczny dodatni, zaś elektrony – ujemny.
W każdym obojętnym atomie liczba protonów i elektronów jest jednakowa. W takiej sytuacji łączony ładunek protonów i elektronów wynosi zero. Atomy z liczbą elektronów różną od liczby protonów nazywane są jonami, czyli atomami posiadającymi ładunek elektryczny. O właściwościach atomów decyduje głównie liczba protonów w jądrze atomowym. Grupy atomów o takiej samej liczbie protonów w jądrze, a różnej ilości neutronów określamy jako izotopy danego pierwiastka (określonego liczbą protonów).
Rozmiary atomów są rzędu 10-10 m ale nie są dokładnie określone z punktu widzenia mechaniki kwantowej. Zależą od rodzaju atomu i stopnia wzbudzenia. Masa ich rośnie w miarę wzrostu liczby atomowej w przedziale od 10-27 do 10-25 kg.