Även om det engelska namnet på atom (atom) är avsett att vara den minsta partikeln som inte kan delas ytterligare, med utvecklingen av vetenskap, anses atomer bestå av elektroner, protoner och neutroner (väteatomer består av protoner och elektroner). Gemensamt kallad subatomära partiklar. Nästan alla atomer innehåller ovanstående tre subatomära partiklar, men protium (isotop av väte) har inga neutroner, och dess jon (efter att ha förlorat en elektron) är bara en proton.
Protonen har en positiv laddning och dess massa är 1836 gånger elektronens massa, vilket är 1.6726×10⁻²⁷ kg. En del av massan kan dock omvandlas till atombindningsenergi. Neutroner har ingen laddning, och massan av fria neutroner är 1839 gånger massan av elektroner, vilket är 1.6929×10⁻²⁷ kg. Storleken på neutroner och protoner är likartade, båda i storleksordningen 2,5×10⁻¹⁵ m, men deras ytor är inte exakt definierade.
Även om atomer är små kan de inte delas upp med kemiska metoder, men de kan fortfarande delas upp med andra metoder, eftersom atomer också har en viss sammansättning. Atomer består av en positivt laddad kärna i mitten och negativt laddade elektroner utanför kärnan (motsatsen till antimateria). Kärnan består av protoner och neutroner. Elektronerna rör sig i höga hastigheter i ett större utrymme utanför kärnan.
I standardmodellteorin för fysik består både protoner och neutroner av elementära partiklar som kallas kvarkar. Kvark är ett slags glöd och en av de två grundläggande komponenterna i materia. En annan grundläggande komponent kallas leptoner, och elektroner är en typ av leptoner. Det finns sex typer av kvarkar, som var och en har en fraktionerad laddning, antingen +2/3 eller -1/3. En proton består av två upp kvarkar och en ner kvark, medan en neutron består av en upp kvark och två dun kvarkar. Denna skillnad förklarar varför laddningen och massan av neutroner och protoner är olika. Kvarkar hålls samman av starka interaktioner och förmedlas av gluoner. Gluonen är en medlem av den normativa bosonen, en slags elementär partikel som används för att överföra kraft.
Subatomära partiklar har kvantiseringsegenskaper och vågpartikeldualitet. Formeln uttrycks som: λ=h/p=h/mv, där λ är våglängd, p är momentum och h är Plancks konstant (6.626×10⁻³⁴ J· S)