Lõi, hoặc tâm dày đặc của nguyên tử, được gọi là hạt nhân của nguyên tử. Hạt nhân chứa các proton, mang điện tích dương và neutron, không có điện tích và trung hòa.
Mỗi proton và neutron trong hạt nhân nguyên tử có khối lượng xấp xỉ nhau. Số proton trong hạt nhân xác định nguyên tố mà nguyên tử thuộc về, và số nơtron xác định đồng vị của nó. Nguyên tử cũng chứa các electron, đi ra bên ngoài hạt nhân. Mặc dù các electron có khối lượng nhỏ hơn nhiều so với proton và neutron, nhưng mỗi electron có điện tích âm có cùng độ lớn với điện tích dương do một proton mang.
