Vsak zaporedni model za atomsko anatomijo in konstrukcijo je temeljil na prejšnjem. Filozofi, teoretiki, fiziki in znanstveniki so v mnogih stoletjih postopoma razvijali atomsko paradigmo. Predlagano je bilo več hipotetičnih modelov, ki so bili spremenjeni in sčasoma zavrnjeni ali sprejeti. Številni znanstveniki in misleci so odkrili in izvajali poskuse, da bi prišli do trenutno sprejetega atomskega modela. Razvoj matematike in specializirane tehnologije je močno pripomogel k sodobnemu razumevanju narave atomov.
Zgodnji sferični modeli
Ker so atomi premajhni, da bi jih lahko videli, so bili prvi teoretični modeli intelektualne konstrukcije, ki temeljijo na logičnih metodah induktivnega in deduktivnega sklepanja. Klasični grški filozof Demokrit je prvi predlagal obstoj atomov leta 400 pr. On sklepali, da snovi ni mogoče deliti v nedogled in mora biti sestavljena iz nedeljivih okroglih delcev atomi. Leta 1800 je John Dalton prišel do enakega pogleda na atomizem z uporabo eksperimentalne metode za preučevanje plinov in spojin. Njegova teorija se je imenovala model trdne krogle ali biljardne krogle.
Model za puding iz slive
Leta 1904 je britanski fizik J.J. Thompson je postavil model atomizma iz slivovega pudinga ali rozine. Temeljilo je na poznavanju nedavno odkritih negativno nabitih subatomskih delcev, imenovanih elektroni. Thompsonovi poskusi z katodnimi cevmi so ga spodbudili, da je teoretiziral obstoj drobnih delcev znotraj atomov, ki so bili temeljni deli vseh atomov. Njegov model je predvideval negativne elektrone ali slive, obešene v pozitivno nabito ogrodje ali puding.
Dva modela planetarne orbite
Med leti 1910 in 1911 je Ernest Rutherford predlagal planetarni ali jedrski model atoma. Verjel je, da so atomi sestavljeni večinoma iz praznega prostora z gostim jedrom. Njegovi poskusi so vključevali snemanje alfa delcev na zlato folijo. Ugotovil je, da pozitivno jedro vsebuje večino atomske mase. Niels Bohr je s svojim modelom orbite leta 1913 dodelal idejo o atomu kot majhnem sončnem sistemu. Bohrov model je imel elektrone, ki krožijo okoli jedra v lupinastih slojih.
Model oblaka Electron
Louis de Broglie in Erwin Schrodinger sta razvila model elektronskega oblaka ali kvantno mehanični model. Model so osnovali na prebojih fizike kvantne mehanike. Namesto elektronov v fiksnih orbitah ima model oblaka orbite, ki jih določa verjetnostna porazdelitev okoli jedra. Odvisno od njihovega opazovanja in merjenja so lahko elektroni na več različnih mestih, včasih hkrati.