Najmniejszą cząstką pierwiastka jest atom. Każdy atom pierwiastka ma określoną liczbę protonów, elektronów i neutronów; gdy te liczby się zmienią, atom tworzy inny element.
John Dalton jako pierwszy zaproponował, że atom jest najmniejszą jednostką miary w elementach fizycznych. Następnie Ernest Rutherford użył szeregu eksperymentów, aby udowodnić, że jądro atomu w elemencie składa się z pewnej liczby protonów, neutronów i elektronów. Dzięki zrozumieniu, z jakiego atomu składa się każdy atom, chemicy mają wysoki stopień kontroli nad związkami chemicznymi, które tworzą. To pozwala ludziom tworzyć nowe materiały i nowe technologie.