Tất cả các nguyên tử của cùng một nguyên tố có cùng số proton trong hạt nhân và do đó có cùng số hiệu nguyên tử. Tất cả các nguyên tử của cùng một nguyên tố trung tính cũng có cùng số electron.
Nguyên tử của một nguyên tố thường có cùng số nơtron với số proton. Các nguyên tử của cùng một nguyên tố có số nơtron khác nhau được gọi là đồng vị. Các đồng vị có cùng số hiệu nguyên tử nhưng khối lượng nguyên tử khác nhau.
Nguyên tử của một nguyên tố có chung các đặc tính vật lý và hóa học của nguyên tố đó, chẳng hạn như điểm sôi, điểm nóng chảy và độ ổn định.
Một nguyên tố là dạng vật chất đơn giản nhất và không thể bị phá vỡ thêm bằng các phương pháp hóa học. Có 118 nguyên tố đã biết, được sắp xếp trong bảng tuần hoàn theo thứ tự số hiệu nguyên tử. Trong số các nguyên tố này, chỉ có 98 nguyên tố đầu tiên là tự nhiên. Các nguyên tố khác được sản xuất nhân tạo hoặc là kết quả của phản ứng hạt nhân.
Các nguyên tử của cùng một nguyên tố được sắp xếp theo các dạng phân tử khác nhau được gọi là các dạng thù hình. Các dạng dị hình có thể có các hình thức vật lý khác nhau và các đặc điểm khác nhau như tính dẫn điện. Ví dụ, một viên kim cương, than đá và bồ hóng đều là các dạng thù hình của cacbon. Các nguyên tử cacbon trong kim cương có cấu trúc tứ diện xung quanh.
