Meskipun nama bahasa Inggris atom (atom) dimaksudkan untuk menjadi partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lebih lanjut, dengan perkembangan sains, atom dianggap terdiri dari elektron, proton, dan neutron (atom hidrogen terdiri dari proton dan elektron). Secara kolektif disebut sebagai partikel subatom. Hampir semua atom mengandung tiga partikel subatomik di atas, tetapi protium (isotop hidrogen) tidak memiliki neutron, dan ionnya (setelah kehilangan elektron) hanyalah proton.
Proton memiliki muatan positif dan massanya 1836 kali massa elektron, yaitu 1,6726×10⁻²⁷ kg. Namun, bagian dari massa dapat dikonversi menjadi energi pengikat atom. Neutron tidak memiliki biaya, dan massa neutron gratis adalah 1839 kali massa elektron, yaitu 1,6929×10⁻²⁷ kg. Ukuran neutron dan proton serupa, baik pada urutan 2,5×10⁻¹⁵ m, tetapi permukaannya tidak didefinisikan dengan tepat.
Meskipun atom kecil, mereka tidak dapat dibagi dengan metode kimia, tetapi mereka masih dapat dibagi dengan metode lain, karena atom juga memiliki komposisi tertentu. Atom terdiri dari inti bermuatan positif di tengah dan elektron bermuatan negatif di luar inti (kebalikan dari antimateri). Intinya terdiri dari proton dan neutron. Elektron bergerak pada kecepatan tinggi di ruang yang lebih besar di luar inti.
Dalam teori model standar fisika, proton dan neutron terdiri dari partikel dasar yang disebut quark. Quark adalah sejenis fermion dan salah satu dari dua komponen dasar materi. Komponen dasar lainnya disebut lepton, dan elektron adalah jenis lepton. Ada enam jenis quark, yang masing-masing memiliki muatan pecahan, baik +2/3 atau -1/3. Sebuah proton terdiri dari dua quark up dan satu quark bawah, sementara neutron terdiri dari satu up quark dan dua quarks bawah. Perbedaan ini menjelaskan mengapa muatan dan massa neutron dan proton berbeda. Quark diadakan bersama oleh interaksi yang kuat dan dimediasi oleh gluon. Gluon adalah anggota boson normatif, sejenis partikel dasar yang digunakan untuk mengirimkan kekuatan.
Partikel subatom memiliki karakteristik kuantisasi dan dualitas partikel gelombang. Rumus ini dinyatakan sebagai: ττ=h/p=h/mv, di mana τ adalah panjang gelombang, p adalah momentum, dan h adalah konstanta Planck (6,626×10⁻³⁴ J· S)