Brytyjski fizyk J.J. Thomson (1856-1940) jako pierwszy przedstawił dowody z eksperymentów naukowych pokazujące, że atom nie był podstawową i niepodzielną jednostką materii, o której wcześniej sądzono. Eksperymenty Thomsona z promieniami katodowymi doprowadziły go do odkrycia elektronu , ujemnie naładowana cząsteczka atomu. Pierwotnie odnosząc się do nowo odkrytej cząstki jako "ciałka", Thomson ujawnił wyniki swoich badań w dniu 30 kwietnia 1897 r. Podczas wykładu w Royal Institution.
Pierwszym dowodem na istnienie izotopów pierwiastków nieradioaktywnych jest też Thomson. Został odznaczony Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki w 1906 roku za odkrycie elektronu i za swoją pracę w zakresie przewodzenia energii elektrycznej poprzez gazy. Thomson odkrył naturalną radioaktywność pierwiastka potasu w 1905 roku i wykazał, że atom wodoru zawiera tylko jeden elektron w 1906 roku.
Thomson miał również teorię tego, co było znane jako "model puddingu śliwkowego", który zakładał, że elektrony krążą wokół morza o ładunku dodatnim. Teoria ta okazała się później błędna przez jego ucznia, Ernesta Rutherforda, który zamiast tego opisał dodatni ładunek atomu jako skoncentrowanego w jądrze.
Innym wkładem Thomsona w naukę była jego rola utalentowanego nauczyciela. Nagrody Nobla zostały wygrane przez siedmiu jego asystentów badawczych. Syn Thomsona, George Paget Thomson, wygrał Nagrodę Nobla z 1937 roku za pokazanie, że elektrony mają właściwości podobne do fali.
