L'atome est composé d'un noyau, très petit et compact, et d'électrons qui, dans une vision quelque peu simplifiée,  se déplacent autour du noyau sur des orbites analogues à celles des planètes autour du soleil, la force électrique attractive jouant ici le rôle de la force gravitationnelle. Le "nuage" électronique donne à l'atome un diamètre proche de l'angström, un dixième de millionième de millimètre (1 A = 10^-10m).

L'électron, qui est un lepton de charge -1, est supposé être ponctuel selon le Modèle Standard. Les électrons sont liés au noyau chargé positivement par l'interaction électromagnétique véhiculée par les photons.

Le noyau des atomes est composé de protons et de neutrons. Ces derniers sont constitués de quarks liés les uns aux autres par des gluons, messagers de l'interaction forte. Le noyau a un diamètre 10000 fois plus petit que celui de l'atome.

Les électrons et les quarks ont peut-être eux aussi une structure interne mais cette hypothèse reste sans confirmation expérimentale à ce jour. Dans une extension du Modèle Standard appelée la Théorie des cordes, les objets les plus infimes sont supposés être constitués de cordes et non plus de particules.