Noha tovább bonthatók szubatomi részecskékké, az atom három fő alkotóeleme a protonok, a neutronok és az elektronok. Ahhoz, hogy atomnak lehessen tekinteni, legalább egy protonnak lennie kell (ez a leggyakoribb forma) hidrogén).
Vissza Mendelejev ideje, még mielőtt a tudósok megismerkedték az atom részeivel, mindegyik elemet felismerte az atom atomtömege alapján. A modern időkben az atomokat az alapján azonosítjuk, hogy hány protont tartalmaznak.
Egy proton +1 elektromos töltéssel rendelkezik. Egy elektron -1 elektromos töltéssel rendelkezik. A neutronok elektromos semlegesek, vagyis nincs nettó elektromos töltésük.
A protonok és a neutronok nagysága és tömege közel azonos. Az elektronok sokkal kisebbek és könnyebbek, alapvetően még az atom tömegét sem befolyásolják.
Az ellentétek vonzzák, legalábbis akkor, ha ellenkező elektromos töltésük van. Tehát a protonok és elektronok vonzódnak egymáshoz. A protonok más protonokat taszítanak. Az elektronok más elektronokat taszítanak. A neutronokat más részecskék sem vonzzák, és nem taszítják.
Az atomszám egy atom értéke megegyezik a protonok számával. Például a hidrogénnek van egy protonja és atomszáma 1. Minden hélium atomnak két protonja van, tehát az elem atomszám 2. Egyszerű, igaz?
Ha eltérő számú proton és elektron van egy atomban, ez egy ion. Ha több elektron van, az ion nettó negatív elektromos töltésű, és anionnak nevezik. Ha kevesebb elektron van, mint a protonok, akkor az ion nettó pozitív elektromos töltésű, és kationnak nevezzük.
Elméletileg bárhol megtalálható egy elektron, de valószínű, hogy az adott elektron kering az elektronhéjában. Az elektronhéjak messze vannak a magtól, mintha a bolygók keringnek a Naptól messze.