Promień atomowy atomu jest określony przez całkowitą liczbę elektronów, powłok elektronów i protonów w atomie. Protony znajdują się w jądrze atomu i tworzą skuteczny ładunek jądrowy. Elektrony w powłoce przyciągają ładunek jądrowy i odpowiednio się zmieniają.
Dwie główne tendencje w wielkości promieni atomowych obserwowane w układzie okresowym są mniejsze w przypadku podróży z lewej strony na prawą i zwiększają się podczas podróży z góry na dół. Każda z nich jest wyjaśniona przez specyficzne oddziaływania elektronów i protonów. Podróżowanie z lewa na prawo przez okres pierwiastków na układzie okresowym zwiększa jednocześnie liczbę protonów i elektronów o jeden. Naładowane ujemnie elektrony są najpierw dodawane do najbardziej zewnętrznych powłok elektronowych i silnie przyciągane do dodatnio naładowanych protonów w jądrze. Wraz ze wzrostem liczby elektronów i protonów zwiększają się również siły przyciągania wewnątrz atomu, powodując zmniejszenie promienia atomowego.
Podczas podróży od góry do dołu rodziny pierwiastków na układzie okresowym, całkowita liczba elektronów walencyjnych pozostaje taka sama, ale liczba wypełnionych powłok elektronowych i całkowitych elektronów wzrasta. Im dalej od jądra znajduje się elektron, tym mniej doświadcza sił przyciągania eksponowanych przez protony. Ponieważ przyciąganie przyciągania jest słabsze, atom nie jest tak skompresowany, a promień atomowy wzrasta.
