La teoría atómico-molecular fue establecida a principios del siglo XIX; Dalton, Avogado y Proust fueron sus principales artífices. Según ella, la materia es discontinua, de tal modo que la menor parcela que se puede obtener de un cuerpo es una molécula. Las moléculas, a su vez, pueden dividirse en unas entidades menores denominadas átomos; las moléculas de los cuerpos simples están formadas por átomos iguales entre sí, mientras que las moléculas de los cuerpos compuestos están formadas por átomos de dos o más clases. También afirmaba esta teoría que los átomos eran indivisibles, a lo que alude su nombre («átomos» significa «no divisible» en griego), y que todos los átomos de un mismo elemento eran iguales. Por lo tanto, podemos definir un átomo como «la parte más pequeña y eléctricamente neutra de que está compuesto un elemento químico y que puede intervenir en las reacciones químicas sin perder su integridad». Hoy se conocen 1 07 elementos químicos distintos, algunos de los cuales no existen en la naturaleza y se han obtenido artificialmente.

Una serie de descubrimientos que tuvieron lugar en el último tercio del pasado siglo y primer tercio del presente obligaron a revisar esta teoría atómica: la Ley periódica de Mendeleiev, las teorías sobre la ionización y la radiactividad dieron lugar a que, primero, Rutherford y, luego, Bohr y Heisenberg establecieran el modelo atómico hoy vigente. Según este modelo el átomo no es indivisible sino que está formado por entidades más pequeñas, llamadas partículas elementales. En el átomo se pueden considerar dos partes: una central o núcleo atómico formada por protones y neutrones, y una parte externa o corteza, formada por electrones (hay tantos electrones en la corteza como protones en el núcleo, por lo cual el átomo es eléctricamente neutro), los cuales giran alrededor del núcleo a semejanza de los planetas que giran alrededor del Sol. El radio del átomo es de unos 10-8 cm, y el del núcleo es de 10-13 cm, lo que indica que la materia está casi totalmente vacía.