Atom w pojęciu filozofii starożytnej to najdrobniejsza, nie dająca się podzielić i z natury swej niezmienna część materii.
Przekonanie, że twory takie istnieją, wiązało się zwykle z atomistyczną budową materii stworzoną przez Demokryta; cała rzeczywistość sprowadza się do atomów i ich ruchów. Ten pierwszy zwarty system materialistyczny wykształcił się w starożytnej Grecji. Koncepcja atomu odegrała ogromną rolę w rozwoju nauk przyrodniczych. Złożyły się tu między innymi zalety metodyczne tej koncepcji. Dzięki niej zarysowała się możliwość sprowadzenia złożonych właściwości do nielicznych własności elementarnych składników i do ich ruchu. Z pojęciem atomu konkurowało później pod tym względem pojęcie punktu materialnego rozumianego, jako mały obszar materii. Była to koncepcja bardzo giętka, ale raczej tylko formalna. Od pojęcia atomu, jako cząsteczki niepodzielnej i niezmiennej należy odróżnić to, co współczesna fizyka rozumie przez „atom”. Fizycy zachowali bowiem nazwę „atom” dla tworów, które wbrew dawniejszym przypuszczeniom okazały się złożone i tylko względnie trwałe. Pierwotnie jednak w fizyce oznaczał on cząstkę niepodzielną.Próby wprowadzenia założeń atomistycznych do chemii dały trwałe rezultaty na początku XIX wieku. Miarodajne jednak w tym związku fakty są następujące. Łączenie się pierwiastków zachodzi według określonych praw. W pierwszym przypadku 3 części wagowe węgla łączą się z 4 częściami wagowymi tlenu. W drugim zaś na 3 części wagowe węgla przypada 8 części tlenu. Na podstawie poznanych faktów uzupełniono teorię atomistyczną dodatkowym założeniem, iż liczne gazy w stanie swobodnym składają się z
cząsteczek powstających przez połączenie dwóch lub kilku atomów. Stosunkowo nieliczne gazy, takie jak np. hel, mają cząsteczki jednoatomowe.W połowie XIX wieku powstał po wieku próbach wcześniejszych nowy dział fizyki atomistycznej: teoria kinetyczna gazów. Poglądowy obraz, będący jej podstawą, niewiele odbiegał od wyobrażeń atomistów starożytnych. Gazy wyobrażano sobie, jako układ cząsteczek (lub atomów) będących w ruchu. Cząstki te traktowano, jak kulki podlegające prawom zderzeń sprężystych. Jej przedstawiciele zdołali powiązać ten obraz świata molekularnego w sposób ilościowy z wielkościami, które można zmierzyć. Najłatwiej jest wytłumaczyć to na przykładzie ciśnienia. Teoria kinetyczna tłumaczy ciśnienie, jako skutek bombardowania ścian przez cząsteczki. Im mniejsza objętość przypadająca na daną liczbę cząsteczek, tym częstsze są uderzenia: ciśnienie wzrośnie, jeśli sprężymy gaz. Można to ująć w sposób ilościowy. Prosty rachunek prowadzi do wniosku, że ciśnienie jest proporcjonalne do masy cząsteczki i do liczby cząsteczek w jednostce objętościowej – do gęstości, a poza tym do kwadratu ich prędkości. Słaba stroną teorii
kinetycznej był fakt, iż prowadziła ona na ogól do zależności, które już wcześniej znano; teoria ta nie mogła powołać się na potwierdzone przez doświadczenie wyniki, których systematyczne ujęcie wymagające koniecznie metod i założeń tylko jej właściwych. Można więc wtedy było obejść się bez teorii kinetycznej i w ogóle bez atomistyki. W chemii było podobnie: faktami były tylko stosunki wagowe i objętościowe; ich atomistyczna interpretacja była tylko hipotezą wygodną i nieprzekonywującą. Ostrożniejszych naukowców musiało też zrażać to, że atomistyka wprowadziła wielkości nie podlegające bezpośrednim pomiarom. Pod koniec XIX wieku argumenty te wydawały się tak ważnie, że w niektórych bardzo wpływowych kołach przyrodników „atomistyka” uchodziła za wyraz nienaukowy. Dopiero pierwsze lata XX wieku przechyliły szalę na rzecz atomistyki. Wiązało się to głównie z pewnymi wnioskami teorii kinetycznej, w myśl których musiałyby zachodzić procesy sprzeczne z przewidywaniami fizyki nieatomistycznej, z ujęciem „fenomenologicznym”, czyli dokładnym. Wnioski te dotyczyły tak zwanej fluktuacji.
Pierwsze lata XX wieku rozstrzygnęły tą kwestię na korzyść atomistyki: okazało się, że fluktuacje zachodzą i przebiegają zgodnie z przewidywaniami teorii kinetycznej. Ważną rolę w tych badaniach, które zawdzięczamy przede wszystkim Marianowi Smoluchowskiemu, odebrały ruchy Browna. Są to nieregularne i nieustające ruchy drobnych lecz pod mikroskopem dobrze widzialnych ciałek pływających w cieczach; zjawisko to jest skutkiem fluktuacji uderzeń, jakim ulega takie ciałko ze strony cząsteczek cieczy. Już nieco wcześniej nastąpiły odkrycia, które miały w bardzo charakterystyczny sposób zmienić poglądy fizyków na strukturę materii, a przede wszystkim odkrycie elektronu. Około 1900 roku nie mogło już ulegać wątpliwości, że istnieje ciałko o masie około 2000 mniejszej od masy atomu wodoru. Był to wynik rewelacyjny. Udoskonalone i bardziej bezpośrednie pomiary wykonane na początku XX wieku potwierdziły ten wynik i wniosek wprowadzony już dawniej na podstawie doświadczeń z elektrolizą pewnego ładunku zwanego elementarnym, którym właśnie obdarzony jest elektron. Drugim ważnym wydarzeniem było odkrycie pierwiastków promieniotwórczych. W wyniku tych odkryć okazało się szybko, że to, co w chemii i w teorii kinetycznej gazów nazwano atomem, jest w istocie tworem bardzo złożonym i tylko względnie trwałym. Dla krytycznych badaczy nie była to niespodzianka. Dymitr Mendelejew już dawniej mówił o mechanice wewnętrznej atomów. Badając tą mechanikę, fizycy nie porzucili myśli poświęconej dawnej atomistyce: tłumaczenia rozlicznych własności danego tworu przez ruch i własności składników prostych. Nazwa „atom” została zachowana, choć byłaby właściwsza dla jej składników. Pewne nowe punkty widzenia wniosła mechanika kwantowa. Zasadniczy program atomistów, czyli redukcja różnorodności zjawisk do atomów, zakładał iż atomy są prostsze od postrzeganego świata. Wówczas właśnie redukcja taka miałaby znaczenie istotne. Dawniejsi myśliciele nawiązywali tu do podziały na tak zwane władności pierwotne i wtórne. Atomom przypisywano własności pierwotne, takie jak u ciał postrzegalnych. Pod tym względem wyobrażano sobie atomy, jako wierną miniaturyzację ciał makroskopowych, z 1 tylko różnicą: ciałka te miały być niepodzielne.
Rozmiary atomów określiła teoria kinetyczna jeszcze w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku, podobnie jak ich liczbę w danym cielę oraz ich masę.