Atomi-nimitys tulee kreikan kielen sanasta atomos, joka tarkoittaa jakamatonta. Atomi ei ole kuitenkaan täysin jakamaton, sillä se koostuu pienemmistä hiukkasista. Atomi on 99,999999999999-prosenttisesti tyhjä. Sen keskellä on positiivisesti varautunut kova ydin, joka muodostuu nukleoneista eli positiivisesti varautuneista protoneista ja varauksettomista neutroneista. Ydintä ympäröi negatiivisesti varautuneista elektroneista koostuva elektroniverho. Perustilassaan atomit ovat sähköisesti neutraaleja, sillä silloin protoneja ja elektroneja on yhtä paljon. Protonit ja neutronit koostuvat pistemäisistä alkeishiukkasista, kvarkeista.
Elektroneissa ja kvarkeissa ei ole – nykytietämyksen mukaan – pienempiä osia, joten ne ovat aineen varsinaisia jakamattomia perusosasia. Kvarkkeja on havaittu olevan kaikkiaan kuutta eri lajia. Tavallisen aineen protonit ja neutronit koostuvat ylös- eli u- ja alas- eli d-kvarkeista. Kvarkit vaikuttavat toisiinsa vahvan voiman välityksellä. Sen välittäjinä toimivat gluoneiksi kutsutut hiukkaset. Protoni on kahden u-kvarkin ja yhden d-kvarkin muodostama yhdiste. Neutronissa puolestaan on kaksi d-kvarkkia ja yksi u-kvarkki. Muita kvarkkeja voidaan tuottaa hiukkaskiihdyttimen avulla, mutta ne hajoavat nopeasti u- ja d-kvarkeiksi.