Každý nasledujúci model pre atómovú anatómiu a konštrukciu bol založený na predchádzajúcom. Filozofi, teoretici, fyzici a vedci postupne rozvíjali atómovú paradigmu v priebehu mnohých storočí. Bolo navrhnutých, upravených a nakoniec zamietnutých alebo prijatých niekoľko hypotetických modelov. Mnoho vedcov a mysliteľov uskutočnilo objavy a uskutočnilo experimenty, aby dospeli k momentálne akceptovanému atómovému modelu. Rozvoj matematiky a špecializovaných technológií výrazne prispel k súčasnému pochopeniu podstaty atómov.
Rané sférické modely
Pretože atómy sú príliš malé na to, aby ich bolo možné vidieť, prvými teoretickými modelmi boli intelektuálne konštrukcie založené na logických metódach induktívneho a deduktívneho uvažovania. Klasický grécky filozof Democritus ako prvý navrhol existenciu atómov v roku 400 p.n.l. On usúdil, že hmotu nemožno rozdeliť donekonečna a musí pozostávať z nedeliteľných okrúhlych častíc tzv atómy. V roku 1800 John Dalton dospel k rovnakému pohľadu na atomizmus experimentálnou metódou na štúdium plynov a zlúčenín. Jeho teória sa volala model pevnej gule alebo biliardovej gule.
Model slivkového pudingu
V roku 1904 britský fyzik J.J. Thompson považoval model atomizmu za slivkový puding alebo hrozienkovú buchtu. Vychádzalo sa z poznatkov o nedávno objavených negatívne nabitých subatomárnych časticiach nazývaných elektróny. Thompsonove experimenty s katódovými trubicami ho viedli k teoretizovaniu existencie drobných častíc vo vnútri atómov, ktoré boli základnými súčasťami všetkých atómov. Jeho model predstavoval záporné elektróny alebo slivky suspendované vo vnútri pozitívne nabitej sústavy alebo pudingu.
Dva modely planetárnych obežných dráh
Ernest Rutherford v rokoch 1910 až 1911 navrhol planetárny alebo jadrový model atómu. Veril, že atómy sú zložené väčšinou z prázdneho priestoru s hustým jadrom. Jeho experimenty zahŕňali streľbu častíc alfa na zlatú fóliu. Dospel k záveru, že kladné jadro obsahuje väčšinu hmotnosti atómu. Niels Bohr svojím modelom obežnej dráhy v roku 1913 spresnil predstavu atómu ako malej slnečnej sústavy. Bohrov model mal elektróny obiehajúce okolo jadra vo vrstvách podobných škrupine.
Model elektrónového mraku
Louis de Broglie a Erwin Schrodinger vyvinuli elektrónový mrak alebo kvantovo mechanický model. Model založili na prelomoch odvetvia fyziky kvantovej mechaniky. Namiesto elektrónov na pevných dráhach má cloudový model dráhy definované rozdelením pravdepodobnosti okolo jadra. V závislosti od ich pozorovania a merania môžu byť elektróny na mnohých rôznych miestach, niekedy aj súčasne.
