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Alrededor de 400 años a.C. Demócrito propuso que la materia estaba formada por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas, a las que llamó átomos, que en griego significa "sin división"
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Según su teoría, todo está compuesto de cinco elementos: agua, tierra, aire, fuego y éter. Cada elemento tiene un movimiento natural. El agua y la tierra se mueven naturalmente hacia el centro del universo, el aire y el fuego se alejan del centro, y el éter gira en torno al centro. Estos principios servían para explicar fenómenos como que las rocas caigan y el humo suba. Además explicaban la redondez del planeta, y las órbitas de los cuerpos celestes, que están compuestos de éter.
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Retomó la idea de que la materia estaba formada por átomos, minúsculas partículas esféricas, indivisibles, inmutables e impenetrables. Planteaba que los átomos se distinguen por sus masas y propiedades. Todos los átomos de un mismo elemento tienen las mismas propiedades, mientras que los átomos de elementos distintos tienen diferentes propiedades. Los compuestos se forman cuando los átomos se combinan en proporciones fijas y sencillas.
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En 1897 mientras realizaba experiencias en tubos de descarga, observó que se emitían unos rayos desde el polo negativo (cátodo) hacia el polo positivo (ánodo) a los que llamó "rayos catódicos". Al estudiar estos rayos descubrió que estaban compuesto por partículas negativas a las que llamó "electrones".
Postulaba que los electrones se distribuían uniformemente en el interior del átomo suspendidos en una nube de carga positiva.
