Aristote (philosophe grec), IIIème siècle avant JC conteste cette existence par la théorie dite des quatre éléments selon laquelle toute matière est faite des 4 substances indestructibles : eau, feu, air, terre. Son prestige est tel qu’il faut attendre le début du XIXème siècle pour que l’idée atomiste reprenne vie.

 
En 1805, John Dalton reprend l’hypothèse atomique. Il suppose que les atomes se combinent entre eux sans modification de leur nature : un atome d’oxygène associé à deux atomes d’hydrogène donne de l’eau tandis que deux atomes d’oxygène associés à un atome de carbone donne du gaz carbonique... Contrairement à Démocrite, ce savant ne différencie plus les atomes par leur forme mais par leur masse. Il voit les atomes comme des sphères.

En 1904, Thomson partant de l’idée que l’atome est électriquement neutre, pense qu’il doit contenir des charges positives qui compensent les charges négatives (électrons). Pour lui, l’atome est une sphère parsemée d’électrons, comme un cake parsemé de raisins. On a appelé son modèle de l’atome « cake de Thomson ».

En 1910, Ernest Rutherford met au point une expérience (bombardement d’une très fine feuille d’or) qui lui permet de conclure que :
l’atome ressemble au système soleil - planètes où des électrons (les planètes) tournent autour d’un noyau (le soleil).
le noyau contient des protons positifs, et les électrons sont négatifs.

En 1932, le physicien britannique James Chadwick découvre une autre particule dans le noyau : les neutrons. Un neutron est électriquement neutre.

Les chercheurs récents (Schrödinger) ont découvert qu’il est impossible de connaître précisément la position des électrons : ils n’ont pas de trajectoire bien définie. Les électrons forment un nuage électronique.