Hver efter hinanden følgende model for atomanatomi og konstruktion var baseret på den foregående. Filosoffer, teoretikere, fysikere og forskere udviklede gradvis atomparadigmet i løbet af mange århundreder. Flere hypotetiske modeller blev foreslået, ændret og til sidst afvist eller accepteret. Mange forskere og tænkere gjorde opdagelser og gennemførte eksperimenter for at nå frem til den aktuelt accepterede atommodel. Udviklingen af matematik og specialteknologi bidrog i høj grad til den moderne forståelse af atomernes natur.
Tidlige sfæriske modeller
Fordi atomer er for små til at blive set, var de første teoretiske modeller intellektuelle konstruktioner baseret på de logiske metoder til induktiv og deduktiv ræsonnement. Den klassiske græske filosof Democritus var den første til at foreslå eksistensen af atomer i 400 f.Kr. Han begrundede, at materie ikke kan deles på ubestemt tid og skal bestå af udelelige, runde partikler, der kaldes atomer. I 1800 ankom John Dalton den samme opfattelse af atomisme ved hjælp af den eksperimentelle metode til at undersøge gasser og forbindelser. Hans teori blev kaldt den faste kugle, eller billardkuglen, model.
Plum budding model
I 1904 den britiske fysiker J.J. Thompson stillede blomme budding eller rosin bolle model af atomisme. Det var baseret på viden om de for nylig opdagede negativt ladede subatomære partikler kaldet elektroner. Thompsons eksperimenter med katodestrålerør fik ham til at teoretisere eksistensen af små partikler inde i atomer, der var grundlæggende dele af alle atomer. Hans model forestillede sig de negative elektroner eller blommer, der var ophængt inde i en positivt ladet ramme eller budding.
To planetariske kredsløbsmodeller
Fra 1910 til 1911 foreslog Ernest Rutherford den planetariske eller kernemodel af atomet. Han mente, at atomer hovedsageligt var sammensat af tomt rum med en tæt kerne. Hans eksperimenter involverede skydning af alfapartikler mod guldfolie. Han konkluderede, at den positive kerne indeholder det meste af atommassen. Med sin bane-model forfinet Niels Bohr ideen om atomet som et lille solsystem i 1913. Bohrs model havde elektroner, der kredser om kernen i skallignende lag.
Elektron Cloud Model
Louis de Broglie og Erwin Schrodinger udviklede elektronskyen eller kvantemekanisk model. De baserede modellen på gennembrudene i kvantemekanikens gren af fysikken. I stedet for elektroner i faste kredsløb har skymodellen banerne defineret af en sandsynlighedsfordeling omkring kernen. Afhængigt af deres observation og måling kunne elektronerne være mange forskellige steder, undertiden samtidigt.