基本构成
化合物-原子-原子核-质子-夸克
尽管原子的英文名称（atom）本意是不能被进一步分割的最小粒子，但是，随着科学的发展，原子被认为是由电子、质子、中子（氢原子质子和电子构成）由构成，它们被统称为亚原子粒子。
几乎所有原子都含有上述三种亚原子粒子，但氕（氢的同位素）没有中子，其离子（失去电子后）只是一个质子。
原子尽管很小，用化学方法不能再分，但用其他方法仍然可以再分，因为原子也有一定的构成。
原子是由中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的（反物质相反），原子核是由质子和中子两种粒子构成的，电子在核外较大空间内做高速运动。
亚原子粒子具有量子化特征和波粒二象性，公式表述为：λ=h/p=h/mv，式中λ为波长，p为动量，h为普朗克常数（ 6.626×10^-34 J·S)[12]。
电子
在一个内部接近真空、两端封有金属电极的玻璃管通上高压直流电，阴极一端便会发出阴极射线。
荧光屏可以显示这种射线的方向，如果外加一个匀强电场，阴极射线会偏向阳极；又若在玻璃管内装上转轮，射线可以使转轮转动。
后经证实，阴极射线是一群带有负电荷的高速质点，即电子流。
电子由此被发现[13]。
电子是最早发现的亚原子粒子，到目前为止，电子是所有粒子中最轻的，只有
kg，为氢原子的[1/1836.152701(37)]，是密立根在1910年前后通过著名的“油滴实验”做出的。
电子带有一个单位的负电荷，即4.8×10^-19静电单位或
1.6×10^-19库伦，其体积因为过于微小，现有的技术已经无法测量。
现代物理学认为，电子属于轻子的一种是构成物质的基本单位之一（另一种为夸克[14]）。
电子云
氢原子的电子云图像
电子具有波粒二象性，不能像描述普通物体运动那样，肯定他在某一瞬间处于空间的某一点，而只能指出它在原子核外某处出现的可能性（即几率）的大小。
电子在原子核各处出现的几率是不同的，有些地方出现的几率大，有些地方出现的几率很小，如果将电子在核外各处出现的几率用小黑点描绘出来（出现的几率越大，小黑点越密），那么便得到一种略具直观性的图像，这些图像中，原子核仿佛被带负电荷的电子云物所笼罩，故称电子云。
把核外电子出现几率相等的地方连接起来，作为电子云的界面，使界面内电子云出现的总几率很大（例如90%或95%），在界面外的几率很小，有这个界面所包括的空间范围，叫做原子轨道，这里的原子轨道与宏观的轨道具有不同的含义。
原子轨道是薛定谔方程的合理解，薛定谔方程为一个二阶偏微方程
(δ^2ψ/δx^2)+(δ^2ψ/δy^2)+(δ^2ψ/δz^2)=-(8π^2)/(h^2)·(E-V)ψ，该方程的解ψ是x、y、z的函数，写成ψ（x，y，z)。
为了更形象地描述波函数的意义，通常用球坐标来描述波函数，即ψ（r，θ，φ)=R(r)·Y(θ，φ)，这里R(r)函数是与径向分布有关的函数，称为径向分布函数；Y(θ，φ)是与角度分布有关的，称为角度分布波函数[12]。
原子核
主条目：原子核
在α粒子散射实验中，人们发现，原子的质量集中于一个很小且带正电的物质中，这就是原子核。
原子核也称作核子，由原子中所有的质子和中子组成，原子核的半径约等于
1.07×A^1/3 fm，其中A是核子的总数。
原子半径的数量级大约是105fm，因此原子核的半径远远小于原子的半径。
组成
原子核由质子与中子组成（氢原子核只有一个质子），中子和质子都是费米子的一种，根据量子力学中的泡利不相容原理，不可能有完全相同的两个费米子同时拥有一样量子物理态。
因此，原子核中的每一个质子都占用不同的能级，中子的情况也与此相同。
不过泡利不相容原理并没有禁止一个质子和一个中子拥有相同的量子态。
质子（proton）
质子由两个上夸克和一个下夸克组成，带一个单位正电荷，质量是电子质量的1836.152701(37)倍，为1.6726231(10)×10–27kg，然而部分质量可以转化为原子结合能。
质子及中子的内部结构（张嘉年）
拥有相同质子数的原子是同一种元素，原子序数=质子数=核电荷数=核外电子数[11]。
中子（neutron）
中子是原子中质量最大的亚原子粒子，自由中子的质量是电子质量的
1838.683662(40)倍，为1.6749286(10)×10^-27kg。
中子和质子的尺寸相仿，均在2.5×10^-15m这一数量级，但它们的表面并没能精确定义。
中子由一个上夸克和两个下夸克组成，两种夸克的电荷相互抵销，所以中子不显电性，但，认为“中子不带电”的观点是错误的。
而对于某种特定的元素，中子数是可以变化的，拥有不同中子数的同种元素被称为同位素。
中子数决定了一个原子的稳定程度，一些元素的同位素能够自发进行放射性衰变。
核力（nuclear force）
原子核被一种强力束缚在线度为10^-15m的区域内。
由于质子带正电，根据库仑定律，质子间的排斥作用本会使原子核爆裂，但，原子核中有一种力，把质子和中子紧紧束缚在一起，这种力就是核力。
在一定距离内，核力远远大于静电力，克服
核素图&amp
了带正电的质子间的相互排斥[6]。
核力的作用范围被称作力程，作用范围在2.5fm左右，最多不超过3fm[6]，即，不能从一个原子核延伸到另一个原子核，因此，核力属于短程力。
核素（nuclide）
具有相同质子数和中子数的原子核称为核素，而用x轴表示质子数；用y轴表示中子数所得到的图像就被称为核素图，由图可以发现，在x∈{0，1，2，3，…，20}时，核素图上的函数近似y=x，但随着质子数的增加，质子间的库仑斥力明显增强，原子核需要比往常更多的中子数维持原子核的未定，在x∈{21，22，23，…，112}时，函数近似为y=1.5x，中子数大于质子数[6]。
结合能（energy of the nucleus）
在原子核中，将核子从原子核中分离做功消耗的能量，被称为结合能。
实验发现，任一原子核的质量总是小于其组成核子的质量和（这一差值被称为质量亏损），因此，结合能可以由爱因斯坦质能方程
原子核的平均结合能
推算[6][12]：
结合能=（原子核内所有质子、中子的静止质量和-原子核静止质量）×光速^2平均结合能（binding e.o.t.n）
一个原子核中每个核子结合能的平均值被称作平均结合能，计算公式为[12]：
每个核子的平均结合能=总结合能÷核子数
平均结合能越大，原子核越难被分解成单个的核子[6]。
由右图可以看出：
①重核的平均结合能比中核小，因此，它们容易发生裂变并放出能量
②轻核的平均结合能比稍重的核的平均结合能小，因此，当轻核发生聚变时会放出能量[6]。
原子的范德华半径是指在分子晶体中，分子间以范德华力结合，如稀有气体相邻两原子核间距的一半。