Джон Дальтон виходив з уявлення про корпускулярну будову матерії, але, ґрунтуючись на понятті хімічних елементів Лавуаз'є, вважав, що «атоми» даного елемента однакові і характеризуються крім інших властивостей тим, що мають певну вагу, яку він назвав атомною. Дальтон виявив, що два елементи можуть сполучатися один з одним в різних співвідношеннях, і кожна нова комбінація елементів дає нову сполуку.
Джозеф Томсон, відкривши у 1897 році електрон, припустив, що від'ємно заряджені «корпускули» (так він називав електрони) входять до складу атома. Він запропонував модель атома, в якому у хмарі позитивного заряду, що за розміром відповідає розміру атома (приблизно 10¯¹⁰м), містяться маленькі, від'ємно заряджені «корпускули», сумарний електричний заряд яких дорівнює заряду позитивно зарядженої хмари, чим забезпечується електронейтральність атомів. «Корпускули» у цій моделі електрони розподілені всередині позитивно зарядженої хмари з однаковою за об'ємом густиною заряду, що нагадують родзинки у тісті пудинга, що й дало іншу назву — «пудингова модель атома».
історична модель будови атома, яку запропонував Ернест Резерфорд внаслідок експерименту з розсіяння альфа-частинок. За цією моделлю атом складається із невеликого позитивно зарядженого ядра, в якому зосереджена майже вся маса атома, навколо якого рухаються електрони, подібно до того, як планети рухаються навколо Сонця. Історично планетарна модель Резерфорда прийшла на заміну «моделі сливового пудинга» Джозефа Джона Томсона, яка постулювала, що від'ємно заряджені електрони поміщені усередину позитивно зарядженого атома.
Нільс Бор запропонував видозмінити класичну механіку . Він припустив, що не всі рухи, допустимі в класичній механіці, реалізуються в атомних системах, а лише деякі, можна сказати «вибрані». Стосовно енергії атома гіпотеза Бора означала, що енергія атома E може приймати лише дискретні, квантовані значення:
У 1924 році Луї де Бройль розробив хвильову теорію матерії, яку трохи пізніше розвинув Ейнштейн. У 1926 році Ервін Шредінгер запропонував квантовомеханічне хвильове рівняння. Це нова теорія будови атому в якій електрон був представлений хвильовою функцією. В новій квантовій теорії електрон не має орбіти, він - електронна хмара
1932 року англійський фізик Джеймс Чедвік відкрив нову електрично нейтральну частинку, яку назвали нейтроном. Того ж року радянський фізик-теоретик Дмитро Іваненко і, незалежно,В. Гейзенберг висунули гіпотезу про протон-нейтронну структуру ядра. Цю гіпотезу було повністю підтверджено подальшим розвитком ядерної фізики та її застосувань.