John Dalton w XIX wieku rozwinął atomistyczna teorię budowy atomu, w której przyjął, że najmniejszą cząstką materii jest atom, którego nie można podzielić oraz przekształcić w inny atom; atomy odmiennych pierwiastków chemicznych różnią się rozmiarem, masą i właściwościami, a atomy tego samego pierwiastka są jednakowa; atomy tych samych pierwiastków lub różnych mogą się ze sobą łączyć tworząc cząsteczki. 

W kolejnych latach Joseph Thomson odkrył istnienie elektronów oraz wysunął hipotezę, że atom jest ciężką, dodatnio naładowaną kulą, w której tkwią małe, lekkie elektrony. 

W XX wieku Ernest Rutherford w wyniku przeprowadzonych doświadczeń opracował kolejny model budowy atomu. Teoria zakładała, że centralną częścią atomu jest dodatnio naładowane, małe jądro o zbliżonej masie do masy całego atomu, wokół jądra po wytyczonych torach krążą elektrony (na wzór planet krążących wokół Słońca). 

W kolejnych latach Niels Bohr przyjął planetarny model Rutherforda, natomiast przyjął, że elektrony krążą po ściśle określonych torach (orbitach); orbity znajdują się w różnej odległości od jądra atomu i każda z nich odpowiada określonej energii elektronu; elektrony krążą po jednej orbicie i nie emitują przy tym energii; zmiana orbity przez elektron związana jest ze stratą lub zyskiem ściśle określonej porcji energii.