Ponieważ starożytnym greckim myślicielom, takim jak Demokryt, brakowało wyrafinowanej technologii i narzędzi, takich jak mikroskop, jego teoria atomu wynikała raczej z eksperymentowania myślowego niż z twardej obserwacji empirycznej, jak to było stosowane we współczesnej nauce. W gruncie rzeczy to on go pojmował.
Pierwsze nasiona teorii Demokryta pochodziły od jego nauczyciela i mentora, Leucippus, nasion, które Demokryt zaadoptował i rozwinął. Podobnie jak wielu najstarszych starożytnych filozofów greckich, w szczególności pre-Socratyków, Demokryt interesował się odkryciem pierwszych zasad, substancji, którym można zasadniczo zmniejszyć wszystkie kolejne substancje. Podczas gdy wcześniejsi myśliciele sugerowali rzeczy takie jak woda, powietrze i ogień jako pierwsze substancje, Demokryt przypuszczał, że wszelką materię można rozróżnić na małe niewidzialne cząstki zwane atomami, cząstki, które są stałe i niezniszczalne.
Według Demokryta atomy różnią się formą, wielkością i układem, w zależności od rodzaju wytwarzanej przez nie substancji. Duże obiekty, na przykład, są zbudowane z dużych okrągłych atomów, podczas gdy małe obiekty składają się ze spiczastych, mniejszych atomów. Dla Demokryta sama rzeczywistość składała się tylko z dwóch rzeczy: samych atomów i ogromnej pustki, przez którą atomy mogą się poruszać i przyswajać w różnych konfiguracjach. W konsekwencji Demokryt twierdził, że wszystkie zmysłowe doświadczenia - gromadzenie danych zmysłowych ze środowiska - wynikają z faktycznego fizycznego kontaktu człowieka z atomami w ich unikalnych układach. Na przykład zmysł smaku jest wytwarzany przez niewielkie poszarpane atomy, które rozrywają się na powierzchni języka. Dodatkowo Demokryt uważał duszę za zbiór luźnych, gładkich atomów, które ostatecznie rozpraszają się w atmosferze po śmierci.
