Los elementos están formados por átomos, que son partículas que representan la forma más básica de un elemento. Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento y no se puede dividir más sin convertirse en una partícula menos compleja; de hecho, la palabra "átomo" proviene de la palabra griega "atomos", que significa "indivisible".
Un átomo consiste en un núcleo que contiene protones y neutrones rodeados por una nube de electrones. El átomo es en su mayoría espacio vacío porque la mayor parte de la masa está contenida en el núcleo. Los protones tienen una carga eléctrica positiva y los electrones tienen una carga negativa de igual intensidad, por lo que se atraen entre sí. Los neutrones no llevan carga, pero agregan masa extra al núcleo. Casi todos los átomos, excepto el hidrógeno, tienen neutrones en sus núcleos. Cada átomo tiene el mismo número de protones y electrones para preservar la neutralidad eléctrica.
A principios del siglo 20, se pensaba que el átomo era una versión en miniatura del sistema solar con electrones que orbitan alrededor del núcleo, como los planetas que orbitan alrededor del Sol. Sin embargo, el movimiento de electrones es mucho más caótico; Ningún electrón puede ser rastreado o localizado definitivamente. En su lugar, existen en las nubes y conchas.
Los átomos pueden unirse entre sí mediante enlaces iónicos o covalentes, en los que ganan, pierden o comparten electrones para crear moléculas. El enlace más simple es dos átomos de hidrógeno que se unen con un átomo de oxígeno para formar una molécula de agua.