Vật chất được tạo thành từ các hạt đơn lẻ được gọi là nguyên tử và là bất kỳ chất nào có khối lượng hoặc thể tích. Vật chất có thể tồn tại ở ba trạng thái, ở dạng rắn, lỏng hoặc khí.
Nguyên tử là những khối cấu tạo cơ bản của vật chất và liên kết với nhau để tạo nên các nguyên tố. Nguyên tố là một chất chỉ có thể có một loại nguyên tử. Hydro chỉ có thể có nguyên tử hydro và oxy chỉ có thể chứa nguyên tử oxy.
Khi hai hoặc nhiều nguyên tử kết hợp với nhau, chúng tạo thành phân tử. Phân tử có thể bao gồm các nguyên tử khác nhau hoặc giống nhau. Phân tử nước được hình thành do sự kết hợp của hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy. Liên kết phân tử đó được biết đến nhiều hơn với tên gọi là H2O.
Nguyên tử được tạo thành từ ba tiểu nguyên tử gọi là proton, neutron và electron. Các proton và neutron được xếp với nhau dày đặc trong hạt nhân, trong khi các electron chuyển động ngẫu nhiên liên tục quay quanh bên ngoài hạt nhân. Các hạt dưới nguyên tử này thực sự được gọi là các hạt tổng hợp và được tạo thành từ các hạt nhỏ hơn được gọi là các hạt cơ bản.
Các nhà khoa học đã xác định được 37 hạt cơ bản. Các photon, boson, gluon, hadron, quark, muon, lepton, taus và neutrino cũng cấu thành các bộ phận của nguyên tử. Mỗi chúng đóng một vai trò duy nhất, chẳng hạn như gluon, giúp giữ các hạt quark tại chỗ. Các nhà vật lý đã phát hiện ra hạt Higgs-Boson, hạt này cung cấp khối lượng cho các hạt khác. Các hạt dưới nguyên tử khác được cho là tồn tại, nhưng chúng vẫn chưa được khám phá.
