Fysikere forsto snart at de kunne dele atomene inn i grupper der atomene hadde like kjemiske egenskaper (som i grunnstoffenes periodiske system). Dette tydet også på at de var satt sammen av enklere bestanddeler, og at det var disse enklere byggesteinene i forskjellige kombinasjoner som bestemte hvilke atomer som hadde hvilke kjemiske egenskaper.
I tillegg tydet eksperimenter, der man "så" inn i atomene ved å skyte partikler mot dem, på at de hadde en struktur og ikke var homogene kuler. Ved hjelp av slikeeksperimenter kunne vitenskapsfolk fastslå at atomene har en liten, men tung, positivt ladet kjerne med en sky av negativt ladde elektroner (e-) rundt seg.