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Na Grécia antiga Leucipo (500 a.C.) e Demócrito (460 a.C.) foram os primeiros a considerar a existência de uma partícula minúscula obtida através da divisão da matéria repetidas vezes até um ponto onde não se poderia mais dividir.

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O cientista John Dalton foi o primeiro a esboçar um modelo para o átomo, seu modelo foi apelidado como "Bola de Bilhar" por se tratar de uma esfera maciça, indivisível e indestrutível. Para ele, um elemento químico possuiria átomos iguais (mesma massa, tamanho e propriedades) e o que diferenciaria os elementos seriam os átomos, que teriam massa, tamanho e propriedades diferentes dos de outros elementos.

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Em seus estudos sobre o raios catódicos, Joseph Thomson descobriu a presença de partículas com carga elétrica negativa chamadas então de Elétrons, Thomson supôs que essas partículas existiriam em toda matéria, e a partir disso criou um modelo para o átomo  que ficou conhecido como "Pudim de Passas" pois este era formado por um corpo maior de carga positiva (o pudim) e neste corpo haveriam vários elétrons espalhados (as passas).

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Ernest Rutherford conduziu um experimento certa vez onde bombardeou uma fina lamina de ouro com partículas alfas provenientes de material radioativo, e observou que as partículas acabaram sofrendo diferentes trajetórias, logo, percebeu que o modelo de Thomson (onde os elétrons estariam parados) não fazia sentido e sintetizou seu próprio modelo onde havia um espaço enorme entre o núcleo do átomo e os elétrons em movimento circulando o núcleo, fazendo uso da estrutura de um sistema planetário.

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Havia uma falha no modelo de Rutherford, que foi aprimorado anos mais tarde por Niels Bohr, para ele os elétrons não giravam ao acaso, mas sim em órbitas com diferentes níveis de energia sendo que, ao estimular um elétron, este saltaria para outra órbita e logo voltaria a mesma, emitindo energia em forma de luz.

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O modelo de átomo atual se desenvolveu conforme foi se compreendendo a mecânica quântica, e fazendo uso deste conhecimento quântico que nasceu dos debates de grandes mentes da história, muitas pessoas contribuíram para este desenvolvimento. Haviam algumas lacunas no modelo de Bohr, Louis de Broglie sugeriu que os elétrons teriam um movimento ondulatório, para isso, as órbitas dos elétrons teriam números inteiros de comportamento de onda. Heisenberg propôs que seria impossível determinar ao mesmo tempo a posição e velocidade de um elétron, o que ficou conhecido como "Principio da incerteza", assim seria mais certo determinar prováveis regiões onde encontrar os elétrons do que determinar órbitas especificas para eles. Foi então que Erwin Schrödinger criou uma equação para calcular a região onde seria mais provável de se encontrar um elétron, chamou essas regiões de "orbitais".