L'atomo (cioè l'indivisibile) l'hanno inventato i filosofi greci, ciascuno dei quali gli attribuiva caratteristiche diverse. La più importante per le sue conseguenze fu la visione di Leucippo e Democrito che cercarono di conciliare i dati dell'esperienza sensibile con la tesi di Parmenide secondo la quale la realtà è unica e immutabile. La tesi di Leucippo e Democrito divenne famosa grazie al poeta latino Tito Lucrezio Caro e al suo celebre poema De rerum naturae. Avversato dal cristianesimo, Lucrezio cadde nell'oblio e fu riscoperto come poeta solo nel Cinquecento e, più avanti, da vari scienziati (Daniel Sennert, Pierre Gassendi, Cartesio ecc.) che ne diedero però interpretazioni diverse.

Un'altra forma di atomismo greco, sviluppata dai commentatori di Aristotele durante il periodo alessandrino, è quella che prevede l'esistenza di elementi minimi specifici, i cosiddetti minima naturalia, che indicavano semplicemente il limite teorico della divisibilità. Successivamente i filosofi arabi (in particolare Averroè) sostennero che i minima erano entità realmente esistenti e che svolgevano un ruolo essenziale nelle reazioni chimiche.

Dopo la riscoperta dell'atomo, i vari scienziati citati prima formularono nuove teorie corpuscolari che costituirono il punto di partenza della chimica moderna e la principale fonte di ispirazione dell'atomismo di Robert Boyle (1627 - 1691) che, insoddisfatto dall'idea generale di atomi indistinti o dotati solo di proprietà meccaniche, per primo cercò di individuare negli atomi specifiche caratteristiche chimiche (Il chimico scettico, 1661).

Circa un secolo dopo John Dalton (1766 -1844) e Louis Lavoisier (1734 - 1794) ripresero i suoi risultati. Dalton pubblicò (1803) un primo elenco degli elementi chimici conosciuti (individuati mediante da una simbologia rudimentale) e alcune leggi sulla combinazione dei gas e degli elementi. Lavoisier si interessò invece soprattutto dell'aria (considerata allora uno degli elementi fondamentali) e, utilizzando le notizie che arrivavano dall'Inghilterra (tradotte dalla moglie che era anche la sua assistente), riuscì a chiarirne la natura individuando l'ossigeno e l'azoto.

Dal punto di vista strettamente atomico, importanti sono i contributi di Amedeo Avogadro (1776 - 1856), che introdusse la distinzione tra atomo e molecola (combinazione di atomi), distinzione che divenne di dominio pubblico solo quando fu ripresa da Stanislao Cannizzaro (1826 - 1910) che ne dedusse una legge per valutare i pesi atomici e che divenne la base per la successiva classificazione degli elementi chimici. Anche se in tutto questo ancora non appare esplicitamente il concetto di atomo - e se la distinzione tra chimica e fisica non è assolutamente rigida, allora come adesso - l'aspetto chimico è proprio quello da cui deriverà l'atomo moderno.

Intorno al 1800 in concetto di atomo come indivisibile divenne un'ipotesi scientifica, soprattutto grazie alla teoria cinetica dei gas elaborata da James C. Maxwell (1831 - 1879) e da Ludwig Boltzmann (1844 - 1906), che dedussero il comportamento di gas in base al movimento delle molecola. Più avanti, con la scoperta della radioattività (1896) e dell'esistenza dell'elettrone (1897), l'indivisibilità dell'atomo comincia a essere messa in discussione. Nel 1901 Jean-Baptiste Perrin (1870 - 1940) fu il primo a immaginare l'atomo come un sistema solare in miniatura, anche senza sapere che cosa era il suo Sole e cosa erano i suoi pianeti.

Poiché i fenomeni fisici in cui l'atomo interviene come elemento essenziale continuano a crescere, aumentano gli studi teorici (la teoria dei quanti) e quelli sperimentali, che consentono nuove e importanti scoperte. Il primo modello attendibile di atomo è quello di Ernest Rutherford (1871 - 1937), che nel 1911 lo descrive come un sistema solare in cui un nucleo positivo (un Sole di cui non era ancora nota la natura) stava al centro mentre gli elettroni negativi gli ruotavano attorno in numero uguale alla carica positiva del nucleo. Però, in base alle leggi della fisica, un atomo di questo tipo sarebbe instabile e presto scomparirebbe a causa dell'attrazione esercitata dal nucleo sugli elettroni. Questa contraddizione fu risolta da Niels Bohr (1885 - 1962) che nel 1913 formulò una nuova ipotesi che contrastava le leggi dell'elettrodinamica classica e in base alla quale gli elettroni ruotano attorno al nucleo ma solo su orbite circolari distinte l'una dall'altra, disposte in un ordine prestabilito: pur attratti dal nucleo, gli elettroni non cadono su di esso e continuano la loro corsa indisturbati. L'ipotesi di Bohr (basata sulla teoria dei quanti) fu ripresa e perfezionata da Arnold Sommerfeld (1868 - 1951), che introdusse le orbite ellittiche. Il nucleo era universalmente considerato composto da soli protoni, anche se gli esperimenti non sempre confermavano questa ipotesi. Solo dopo la scoperta del neutrone (1932) divenne chiaro che era composto da protoni (in numero uguale a quello degli elettroni periferici) e da neutroni in numero variabile secondo l'elemento considerato, ma non solo. L'esistenza degli isotopi (elementi uguali ma in qualche mododiversi) già nota da tempo, venne finalmente spiegata attraverso un numero diverso di neutroni nel nucleo (per esempio, l'idrogeno, il deuterio e il trizio: tutti con un solo protone – e quindi un solo elettrone – ma con 0, 1 e 2 neutroni rispettivamente, cioè con peso atomico diverso).

Per parecchi anni il modello atomico non subì grandi mutamenti, nonostante la scoperta del dualismo onda-particella. Il primo grande mutamento concettuale si ebbe prima con la scoperta della radioattività artificiale e poi con la fissione nucleare: oltre che non a-tomico, l'atomo diventava infatti, fragile e instabile. Fragile perché si sfaceva a poco a poco (la radioattività artificiale spiegava anche il meccanismo della radioattività naturale) instabile perché si trasformava in un altro atomo.

A tutt'oggi il modello planetario continua però a essere considerato valido, perché semplice e sufficiente a spiegare i principali fenomeni connessi con gli atomi nonostante i progressi della fisica (e della fisica atomica e nucleare in particolare). Per esempio i mutamenti nelle teorie e la scoperta - recente o passata - di molte altre particelle che non abbiamo citato sopra (dai fotoni ai neutrini ecc.), delle antiparticelle, e del loro ruolo (dai quark, le particelle che, unendosi, formano neutroni e protoni, ai bosoni vettori ecc.) non modificano nella sua essenzialità il modello planetario, anche se il modello stesso non riesce a spiegare tutte le nuove scoperte. Nessun altro modello atomico diverso e plausibile sarebbe comunque in grado di spiegare tutto quello che si osserva attorno a noi.