概説
Atomという言葉は、元はギリシャ語のAtomonであり、「分割できないもの」という意味である。
古代ギリシャのデモクリトスらによって、原子論という仮説が唱えられた。
物質にそもそも本当に最小構成単位があるのかどうかについては、人類の歴史始まって以来、明らかになっていない。哲学者のイマヌエル・カントは、理性は原子に対して合理的な真理を確立しえないとした（第二アンチノミー）。
近代に入り、現代的な意味での元素の概念が確立されると、「原子」はその最小構成単位を意味するようになり、これが現代的な意味での原子となった。当初は仮想的な存在であった「原子」は、その後の研究でその存在が確実視されていくと共に、その「原子」が更に内部構造を持つことも明らかになっていった。現代的な意味での原子は、もはや究極の分割不可能な単位ではなく、あくまで元素（これももはや世界の究極の構成要素ではないが）が元素としての性質を保ちつづけることができる限りにおいての最小単位である。
「原子」という言葉が、その原義と矛盾する、物質のひとつの構成単位に割り当てられたので、その後「（仮説的な）分割不可能な単位」という概念を指すために「素粒子」という言葉が新たに造語され用いられている。つまり、かつて「原子論」と呼ばれる分野で行われていた実験・推察・考察は、現在では「素粒子論」と呼ばれる分野において行われている。
冒頭定義文の2番目の意味での原子（=中間構成単位としての原子）は、下部構造として原子核と電子が存在する。このうち原子核は、更に陽子と中性子から構成され[但し軽水素の原子核は一つの陽子のみで構成され中性子を含まない。]、その組み合わせに応じて現在約3000から約6000種類の原子の存在が知られている。ここで原子の化学的性質は、量子力学によれば原子核の電荷（＝陽子の数＝中性な場合の電子の数）によってほぼ規程されるため、陽子の数が等しいものを同じ原子と考えた場合は、約110種類の元素にまとめることができる。原子の半径は10-8cm程度であり、質量は種類によって異なるが、10-24〜10-22gである。分子は複数の原子が共有結合によって結びついたものである。種類は少ないものの1個の原子から成り立っている分子（単原子分子）も存在する。
近年では、走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡を用いて、原子の一粒一粒が識別可能な分解能の像を観測したり、原子を一粒単位で移動させたりすることも可能になっている。
原子の構造
原子は、正の電荷を帯びた原子核と、負の電荷を帯びた電子から構成されると考えられている。原子核はさらに陽子と電気的に中性な中性子から構成される（ただし水素原子の99.985%を占める1Hは中性子を含まない）。陽子と中性子の個数の合計を質量数と呼ぶ。原子核の半径は原子の半径の約10万分の1（1 fm程度）と小さい。なお、一般的な原子の模式図は原子核の大きさを原子に対して数分の1程度に描いているが、これは実態とはかけ離れたデフォルメである。原子は硬い球体というよりも、むしろ真空の中に存在する点状の原子核と電子である。但し、電子はしばしば描かれる模式図のように特定の軌道を描いて原子核のまわりを回っているのではなく、原子核のまわりに確率的に分布しており、原子核を電子雲が包むイメージのほうがより現実に近い。
歴史
「物質」が、「極めて小さく不変の粒子」から成り立つという仮説・概念は紀元前400年ごろの古代ギリシアの哲学者、レウキッポスやデモクリトスに存在した。だが、この考えは当時あまり評価されたとは言えず、その後およそ二千年ほど間、大半の人々から忘れ去られていた。
19世紀初頭のイギリスの化学者ドルトンが、近代的な原子説を唱えた。彼は、化学反応の前後の物質の質量の変化に着目し、物質には単一原子（現在の原子）と複合原子（現在の分子）がある、との説を述べた。だが、当時の科学者の多くは物質に本当にそのような構成単位があるのか大いに疑っていた。科学者の共同体では「原子が存在するとは信じません」と言う科学者の方が、むしろまともだと考えられていたという[デヴィッド・リンドリー『ボルツマンの原子』p.1]
19世紀後半、ルートヴィヒ・ボルツマンは、気体を原子仮説で想定されている「原子」なるものの集合と考えれば、（当時知られていた）気体の特性の多くが説明できると考えた。「原子」なる仮説的存在が動き回っているとすると、温度や圧力の性質も説明しやすいし、蒸気機関において熱い気体がピストンを押すという仕事をすることも説明しやすかった。
3月にトムソンが発表した原子モデル。
正に帯電した「スープ」の中に、負の電荷を持つ電子が埋まっている。
当時はまだ原子核の存在は知られていなかった。
1911年、ラザフォードが行った原子核の存在を示す実験
（ラザフォード散乱）により、このモデルは否定された。
20世紀初頭にラザフォードとソディが発見したウランの放射壊変は原子の概念を大きく変えた。原子は不変の粒子ではなくなったからである。これに先立つ陰極線の発見とあわせ、近代的な原子モデルを確立したのがトムソンである。彼のモデルはちょうど、ぶどうパンのように、正に帯電した「パン」の中にブドウのように電子が埋まっているというものだった。一方、長岡半太郎は正に荷電した原子核のまわりを電子が回っているとする、惑星系に似た原子モデルを考案した。その後、ラザフォードは実験によって原子核の存在を確認し（ラザフォード散乱）、惑星型の原子モデルを確立した。
長岡やラザフォードのモデルの妥当性は実験的には確かであったが、一方で原子の安定性を理論的に説明することはできないでいた。原子核のまわりを回る電子は、既知の電磁気学によれば電磁波を放出して一瞬のうちに原子核に落ち込んでしまうからである。1913年、ニールス・ボーアは原子の安定性を説明するために量子条件に基づく電子の円軌道モデル（ボーアの原子模型）を考案し、このモデルが実験的に見積もられた原子半径と同程度の原子半径を与え、更に水素原子のスペクトルをほぼ説明できることを示した。また、ゾンマーフェルトはボーアのモデルを楕円軌道モデルに拡張した。量子条件は、当初は原子の安定性を説明するための方便に過ぎないと思われていたが、その後の量子力学の発展によって、それまでの物理的世界観を根本から変える自然の基本原理であることが分かった。
現在では、原子と電子の関係は量子力学によってほぼ解明されているが、原子核のことは今でもわからないことは多い。また、量子力学の発展に伴い、当初の原子論が暗黙裡に含んでいた素朴な図式・世界観（球状の何かの想定、モノが絶対的に実在しているという素朴な観念、つまり非確率論的に実在しているという素朴な観念）は根本的に崩壊した。物理学の理論全体としては、原子論は当初となえられていたものとは極めて異質なものになっている。