Kiekvienas paskesnis atominės anatomijos ir konstrukcijos modelis buvo paremtas ankstesniu. Filosofai, teoretikai, fizikai ir mokslininkai per daugelį amžių palaipsniui plėtojo atominę paradigmą. Buvo pasiūlyti keli modeliuoti hipotetiniai modeliai, kurie galiausiai buvo atmesti arba priimti. Daugelis mokslininkų ir mąstytojų padarė atradimų ir atliko eksperimentus, kad pasiektų šiuo metu priimtiną atominį modelį. Matematikos ir specializuotų technologijų plėtra labai prisidėjo prie šiuolaikinio atomų prigimties supratimo.
Ankstyvieji sferiniai modeliai
Kadangi atomai yra per maži, kad juos būtų galima pamatyti, pirmieji teoriniai modeliai buvo intelektualinės konstrukcijos, pagrįstos loginiais indukcinio ir dedukcinio samprotavimo metodais. Klasikinis graikų filosofas Demokritas pirmasis pasiūlė atomų egzistavimą 400 m. Jis samprotavo, kad materija negali būti dalinama be galo ir turi susidaryti iš nedalomų apvalių dalelių, vadinamų atomai. 1800 m. Johnas Daltonas pasiekė tą patį atomizmo vaizdą, naudodamas eksperimentinį metodą dujoms ir junginiams tirti. Jo teorija buvo vadinama kietosios sferos arba biliardo kamuolio modeliu.
Slyvų pudingo modelis
1904 metais britų fizikas J.J. Thompsonas pozavo slyvų pudingą arba razinų bandelę - atomizmo modelį. Tai buvo pagrįsta žiniomis apie neseniai atrastas neigiamai įkrautas subatomines daleles, vadinamas elektronais. Thompsono eksperimentai su katodinių spindulių vamzdeliais paskatino jį teorizuoti mažų dalelių egzistavimą atomų viduje, kurios buvo pagrindinės visų atomų dalys. Jo modelis numatė neigiamus elektronus arba slyvas, pakibusius teigiamai įkrautame karkase, arba pudingą.
Du planetos orbitos modeliai
1910–1911 metais Ernestas Rutherfordas pasiūlė planetinį arba branduolinį atomo modelį. Jis tikėjo, kad atomai daugiausia susideda iš tuščios erdvės su tankiu branduoliu. Jo eksperimentai buvo alfa dalelių šaudymas į aukso foliją. Jis padarė išvadą, kad teigiamame branduolyje yra didžioji atomo masės dalis. Savo orbitos modeliu Nielsas Bohras 1913 m. Patikslino atomo, kaip mažytės Saulės sistemos, idėją. Bohro modelyje elektronai skriejo aplink branduolį sluoksniais panašiais sluoksniais.
Elektronų debesies modelis
Louisas de Broglie ir Erwinas Schrodingeris sukūrė elektronų debesies arba kvantinio mechaninio modelį. Jie modelį grindė fizikos kvantinės mechanikos šakos proveržiais. Vietoj elektronų fiksuotose orbitose debesies modelis turi orbitas, apibrėžtas tikimybių pasiskirstymu aplink branduolį. Priklausomai nuo jų stebėjimo ir matavimo, elektronai gali būti daugelyje skirtingų vietų, kartais vienu metu.