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En el siglo V a.C., los filósofos griegos Leucipo y Demócrito fueron los primeros en proponer que toda la materia estaba compuesta por partículas diminutas, indivisibles y eternas llamadas átomos. Ellos creían que los átomos eran diferentes en forma, tamaño y peso, y que las variaciones en las sustancias se debían a cómo se combinaban estos átomos. Su propuesta fue una idea puramente filosófica, sin base experimental, pero marcó el inicio del pensamiento atómico.
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Muchos siglos después, John Dalton retomó la idea de los átomos y la apoyó con experimentos científicos. En 1808 formuló la teoría atómica moderna, proponiendo que toda la materia estaba formada por átomos indivisibles y que los átomos de un mismo elemento eran iguales entre sí, mientras que los de distintos elementos eran diferentes. También sostuvo que los átomos se combinaban en proporciones fijas para formar compuestos. Dalton representó al átomo como una esfera maciza e indivisible.
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El físico británico J.J. Thomson descubrió el electrón al estudiar los rayos catódicos. Este hallazgo demostró que el átomo no era indivisible como se pensaba. Thomson propuso un nuevo modelo en el que el átomo era una esfera de carga positiva en la que estaban incrustados los electrones, semejante a un pudín de pasas. Su modelo fue el primero en incluir partículas subatómicas, aunque no explicaba cómo se distribuían las cargas.
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Ernest Rutherford realizó el experimento de la lámina de oro, que consistía en bombardear una fina lámina metálica con partículas alfa. A partir de sus resultados, concluyó que la mayor parte del átomo era espacio vacío, que en el centro había un núcleo pequeño y denso con carga positiva, y que los electrones giraban a su alrededor. Comparó esta estructura con un sistema solar en miniatura, donde el núcleo sería el Sol y los electrones los planetas.
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El modelo atómico moderno se desarrolló gracias a los aportes de varios científicos del siglo XX. Louis de Broglie propuso que los electrones tienen un comportamiento dual, actuando tanto como partículas como ondas. Werner Heisenberg formuló el principio de incertidumbre, que afirma que es imposible conocer con exactitud la posición y velocidad de un electrón al mismo tiempo. Finalmente, Erwin Schrödinger desarrolló un modelo basado en la mecánica cuántica.