Kata "atom" berasal dari bahasa Yunani (ἀτόμος) "atomos", tak terpisahkan, dari (ἀ)-, bukan, dan τόμος, sebuah potongan. Penyebutan kata atom dalam sejarah pertama kali berasal dari karya filsuf Yunani, Democritus, sekitar tahun 400 SM. Teori atom tetap menjadi subjek yang sebagian besar filosofis, dengan tidak banyak penyelidikan atau studi ilmiah yang sebenarnya, sampai perkembangan kimia pada tahun 1650-an.
Pada tahun 1777, ahli kimia Prancis Antoine Lavoisier mendefinisikan istilah unsur untuk pertama kalinya. Dia mengatakan bahwa unsur adalah zat dasar apa pun yang tidak dapat dipecah menjadi zat lain dengan metode kimia. Zat apa pun yang dapat dipecah adalah senyawa.
Pada tahun 1803, filsuf Inggris John Dalton mengemukakan bahwa elemen adalah bola kecil dan padat yang terbuat dari atom. Dalton percaya bahwa semua atom dari unsur yang sama memiliki massa yang sama. Dia mengatakan bahwa senyawa terbentuk ketika atom-atom lebih dari satu unsur bergabung. Menurut Dalton, dalam senyawa tertentu, atom-atom unsur senyawa selalu bergabung dengan cara yang sama.
Pada tahun 1827, ilmuwan Inggris Robert Brown mengamati butiran serbuk sari dalam air di bawah mikroskopnya. Butir-butir serbuk sari tampak bergoyang-goyang. Brown menggunakan teori atom Dalton untuk menggambarkan pola dalam cara mereka bergerak. Ini disebut gerak brownian. Pada tahun 1905 Albert Einstein menggunakan matematika untuk membuktikan bahwa gerakan yang tampaknya acak disebabkan oleh reaksi atom, dan dengan melakukan ini ia secara meyakinkan membuktikan keberadaan atom. Pada tahun 1869, ilmuwan Rusia Dmitri Mendeleev menerbitkan versi pertama dari tabel periodik. Tabel periodik mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan nomor atomnya (berapa banyak proton yang mereka miliki. Ini biasanya sama dengan jumlah elektron). Unsur-unsur dalam kolom yang sama, atau periode, biasanya memiliki sifat yang serupa. Misalnya, helium, neon, argon, kripton, dan xenon semuanya berada di kolom yang sama dan memiliki sifat yang sangat mirip. Semua elemen ini adalah gas yang tidak memiliki warna dan tidak berbau. Juga, mereka tidak dapat bergabung dengan atom lain untuk membentuk senyawa. Bersama-sama mereka dikenal sebagai gas mulia.
Fisikawan J.J. Thomson adalah orang pertama yang menemukan elektron. Hal ini terjadi saat ia bekerja dengan sinar katoda pada tahun 1897. Dia menyadari bahwa elektron memiliki muatan negatif, tidak seperti proton (positif) dan neutron (tanpa muatan). Thomson menciptakan model puding plum, yang menyatakan bahwa atom itu seperti puding plum: buah kering (elektron) terjebak dalam massa puding (proton). Pada tahun 1909, seorang ilmuwan bernama Ernest Rutherford menggunakan eksperimen Geiger-Marsden untuk membuktikan bahwa sebagian besar atom berada dalam ruang yang sangat kecil yang disebut inti atom. Rutherford mengambil pelat foto dan menutupinya dengan kertas emas, dan kemudian menembakkan partikel alfa (terbuat dari dua proton dan dua neutron yang saling menempel) ke arahnya. Banyak partikel melewati foil emas, yang membuktikan bahwa atom sebagian besar adalah ruang kosong. Elektron sangat kecil sehingga hanya membentuk 1% dari massa atom.
Pada tahun 1913, Niels Bohr memperkenalkan model Bohr. Model ini menunjukkan bahwa elektron bergerak di sekitar inti dalam orbit melingkar yang tetap. Ini lebih akurat daripada model Rutherford. Namun, itu masih belum sepenuhnya benar. Perbaikan pada model Bohr telah dilakukan sejak pertama kali diperkenalkan.
Pada tahun 1925, ahli kimia Frederick Soddy menemukan bahwa beberapa unsur dalam tabel periodik memiliki lebih dari satu jenis atom. Misalnya, atom apa pun dengan 2 proton harus menjadi atom helium. Biasanya, inti helium juga mengandung dua neutron. Namun, beberapa atom helium hanya memiliki satu neutron. Ini berarti mereka benar-benar helium, karena suatu unsur ditentukan oleh jumlah proton, tetapi mereka juga bukan helium normal. Soddy menyebut atom seperti ini, dengan jumlah neutron yang berbeda, sebuah isotop. Untuk mendapatkan nama isotop, kita melihat berapa banyak proton dan neutron yang dimilikinya dalam nukleusnya dan menambahkan ini ke nama elemen. Jadi atom helium dengan dua proton dan satu neutron disebut helium-3, dan atom karbon dengan enam proton dan enam neutron disebut karbon-12. Namun, ketika dia mengembangkan teorinya, Soddy tidak bisa memastikan neutron benar-benar ada. Untuk membuktikan bahwa mereka nyata, fisikawan James Chadwick dan tim lainnya menciptakan spektrometer massa. Spektrometer massa sebenarnya mengukur massa dan berat atom individu. Dengan melakukan ini Chadwick membuktikan bahwa untuk memperhitungkan semua berat atom, neutron harus ada.
Pada tahun 1937, ahli kimia Jerman Otto Hahn menjadi orang pertama yang menciptakan fisi nuklir di laboratorium. Dia menemukan ini secara kebetulan ketika dia menembakkan neutron pada atom uranium, berharap untuk menciptakan isotop baru. Namun, ia memperhatikan bahwa alih-alih isotop baru, uranium hanya berubah menjadi atom barium, atom yang lebih kecil dari uranium. Rupanya, Hahn telah "merusak" atom uranium. Ini adalah reaksi fisi nuklir pertama yang tercatat di dunia. Penemuan ini akhirnya mengarah pada penciptaan bom atom.
Lebih jauh ke abad ke-20, fisikawan masuk lebih dalam ke misteri atom. Dengan menggunakan akselerator partikel, mereka menemukan bahwa proton dan neutron sebenarnya terbuat dari partikel lain, yang disebut quark.
Model yang paling akurat sejauh ini berasal dari persamaan Schrödinger. Schrödinger menyadari bahwa elektron ada di awan di sekitar inti, yang disebut awan elektron. Dalam awan elektron, tidak mungkin untuk mengetahui dengan tepat di mana elektron berada. Persamaan Schrödinger digunakan untuk mengetahui di mana elektron kemungkinan berada. Daerah ini disebut orbital elektron.
