Открытие электрона как частицы принадлежит Эмилю Вихерту и Джорджу Томсону, которые в 1897 году установили, что отношение заряда к массе для катодных лучей не зависит от материала источника.
29 апреля 1897 г. Дж. Томсон изложил гипотезу о существовании материи в состоянии ещё более тонкого дробления, чем атомы.
То, что атом является сложной частицей было доказано благодаря опыту рассеяния альфа−частиц на металлической фольге проведенному в 1911 году Эрнестом Резерфордом. На основе результатов опыта Э. Резерфорд создал планетарную модель атома, который состоял из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов вокруг него. В 1919 году Э. Резерфорд провел эксперимент, суть которого заключалась в том, что под воздействием α−частиц из азота выбивались какие−то новые частицы, без труда проникавшие через фольгу, непроходимую для α−частиц. Оказалось, что неизвестные частицы имеют положительный заряд, равный по величине заряду электрона, а их масса равна массе ядра атома водорода. Эти частицы Резерфорд назвал протонами.
В 1930 году В. А. Амбарцумян и Д. Д. Иваненко показали, что ядро не может, состоять из протонов и электронов, что электроны, вылетающие из ядра при бета−распаде, рождаются в момент распада, и что кроме протонов, в ядре должны присутствовать некие нейтральные частицы. 27 февраля 1932 был открыт нейтрон физиком Джеймсом Чедвиком, который объяснил результаты опытов В. Боте и Г. Беккера (1930), в которых обнаружилось, что α−частицы, вылетающие при распаде полония, воздействуя на лёгкие элементы, приводят к возникновению сильно проникающего излучения. Чедвик первый предположил, что новое проникающее излучение состоит из нейтронов и определил их массу.