Các hạt hạ nguyên tử của proton và neutron được tìm thấy trong hạt nhân của nguyên tử. Proton là những hạt mang điện tích dương, trong khi neutron không mang điện tích. Các electron, mang điện tích âm, là các hạt có thể được tìm thấy quay xung quanh hạt nhân của một nguyên tử.
Mọi nguyên tử đều có một tập hợp cụ thể gồm các proton giống hệt nhau và các nơtron giống hệt nhau. Các neutron giữ các proton lại với nhau trong hạt nhân, vì điện tích dương của các proton sẽ đẩy nhau. Số lượng proton và neutron trong hạt nhân mang lại cho mỗi nguyên tử những đặc điểm riêng và giúp phân biệt nó với nguyên tử khác. Ví dụ, một nguyên tử heli có hai proton và hai neutron, trong khi nguyên tử hydro có một proton và một neutron và một nguyên tử berili có bốn proton và bốn neutron.