Nguyên tử là những hạt nhỏ bé tạo nên vũ trụ, trong khi phân tử được tạo ra từ các nguyên tử (thậm chí là một nguyên tử). Tuy nhiên, cả hai đều tạo thành những đơn vị nhỏ, có thể nhận dạng được.
Nguyên tử là thứ tạo nên mọi thứ từ bút chì, con người đến đại dương. Đã có lúc, các nhà khoa học nghĩ rằng chúng là hạt nhỏ nhất có thể và không thể phân chia được; tuy nhiên, chúng có thể được phân chia. Mỗi nguyên tử có một hạt nhân làm bằng proton và neutron được bao quanh bởi các electron quay quanh. Các proton mang điện tích dương, và các electron mang điện tích âm. Nơtron là trung tính. Tất cả ba hạt này có thể được chia thành các hạt nhỏ hơn gọi là quark. Số lượng proton, neutron và electron mà một nguyên tử có xác định nó là nguyên tố nào. Ví dụ, natri có 11 proton, 11 electron và 12 neutron.
Mặt khác, một phân tử không thể phân chia theo cách riêng của nó: theo định nghĩa, nó là hạt nhỏ nhất của một chất mà vẫn giữ nguyên các đặc tính của chất đó. Do đó, mặc dù nó có thể được chia thành các phần nhỏ hơn (nguyên tử, v.v.), nhưng nó vẫn tạo nên một đơn vị. Các nguyên tử đơn lẻ có thể tạo nên một phân tử, chẳng hạn như khí quý.
Hầu hết các phân tử được hình thành khi các nguyên tử liên kết theo một cách cụ thể. Ví dụ, công thức hóa học của nước là H20, có nghĩa là hai nguyên tử hydro liên kết với một nguyên tử oxy. Một tập hợp của hợp chất này, chính xác là hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy, tạo nên một phân tử. Nếu nó được phân chia một lần nữa, nó sẽ là các nguyên tử hydro và oxy, không phải nước.
