Con el modelo atómico de Dalton es posible imaginar a los átomos como bolas de billar, indivisibles y extremadamente pequeñas. John Dalton postuló su modelo en 1808. Una serie de investigaciones posteriores demostraron que los átomos no son como bolas de billar. Entre los trabajos más importantes sobre la teoría atómica se encuentra el publicado en 1811 por Amadeo Avogadro, quien encontró que las ideas del átomo de Dalton no eran del todo correctas. En 1860, durante su presentación en la primera conferencia de química llevada a cabo en Karlsruhe, Alemania, Stanislao Cannizzaro recuperó las ideas de Avogadro, mientras se acumulaban evidencias que sugerían que los átomos portaban cargas eléctricas. En 1897 comenzó el llamado Siglo de la Física con el descubrimiento del electrón por J. J. Thomson. En él se confirmó que, en efecto, los átomos están formados por partículas cargadas eléctricamente que pueden separarse. Esto llevó a la científicos a poder romper el átomo, lo que más tarde se aplicó al diseño de la bomba atómica. Entre 1911 y 1918, Ernest Rutherford descubrió los protones y dedujo la existencia de los núcleos atómicos. En 1913, Niels Bohr propuso una teoría del átomo de hidrógeno que marcó el inicio de una nueva era en la historia de la física. Según esta teoría, el átomo está constituido por un núcleo de carga positiva donde se concentra la mayor parte del átomo. Los electrones, negativos, permanecen dando vueltas alrededor del núcleo como en distintas órbitas. Este modelo es también conocido como modelo planetario por su semejanza con el Sistema Solar (el Sol es el núcleo en el átomo y los electrones, los planetas).
En 1926, Erwin Schrödinger explicó que no eran exactamente órbitas las que trazaban los electrones e introdujo la idea de orbital, la representación gráfica que se usa actualmente para explicar las características de los átomos. El orbital puede relacionarse con la probabilidad de hallar a los electrones que se encuentran cerca del núcleo. De los tres tipos de partículas subatómicas, el neutrón fue el más difícil de hallar debido a su falta de carga. No puede detectarse fácilmente y por eso su descubrimiento tardó mucho más; fue hallado en 1932 por James Chadwick. Actualmente, la idea cualitativa del modelo propuesto por Schrödinger, o modelo cuántico, como se conoce comúnmente, es imaginar que en el átomo hay un centro o núcleo, donde se encuentran los protones y los neutrones, y dispersos alrededor del núcleo, como en una nube, se encuentran los electrones. Cada modelo ha servido en su momento para explicar fenómenos químicos y físicos. Cuando surge una nueva propuesta, la condición para ser aceptada por la comunidad científica es que su poder explicativo sea mayor al de la propuesta anterior.
