物質由一個個原子組成。原子並非細不可分，而是由質子、中子和電子構成，它們的性質如下：

原子核由質子和中子組成，集中了原子所有的正電荷和絕大部分質量。質子和中子統稱為核子。

雖然每個原子佔據直徑約 \(10^{-10}~\textrm{m}\) 的空間，原子核卻只佔其中央直徑約 \(10^{-14}~\textrm{m}\) 的微小體積，其餘盡是空曠的空間，頗有「太倉一粟」之感。

在原子的空間裡，電子高速繞行在原子核周圍。原子核外的電子數等於原子核內的質子數，所以原子整體為電中性。

事實上，在如此小的尺寸中運動，電子具體的位置和軌跡都已無法分辨。通過現代物理中的量子力學，我們可以得到一個電子在原子核周圍各個位置出現的概率。而不同的原子軌道表現為，電子出現的概率有著不同的分佈。