Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « insécable »)1 est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec un autre. La théorie atomiste, qui soutient l'idée d'une matière composée de « grains » indivisibles (contre l'idée d'une matière indéfiniment sécable), est connue depuis l'Antiquité, et fut notamment défendue par Leucippe et son disciple Démocrite, philosophes de la Grèce antique, ainsi qu'en Inde, plus antérieurement, par l'une des six écoles de philosophie hindoue, le vaisheshika, fondé par Kanada. Elle fut disputée jusqu'à la fin du xixe siècle et n'a plus été remise en cause depuis lors. C'est ainsi sur les propriétés des atomes que reposent toutes les sciences des matériaux modernes.

Un atome est constitué d'un noyau concentrant plus de 99,9 % de sa masse, autour duquel se distribuent des électrons pour former un nuage 100 000 fois plus étendu que le noyau lui-même. Le volume d'un atome, représenté approximativement par une sphère, est donc essentiellement vide. Le noyau est constitué de protons, chargés positivement, et de neutrons, électriquement neutres ; l'hydrogène fait exception, car le noyau de son isotope 1H, appelé protium, ne contient aucun neutron. Les électrons occupent des orbitales atomiques en interaction avec le noyau via la force électromagnétique, tandis que les nucléons sont maintenus ensemble au sein du noyau par la liaison nucléaire, qui est une manifestation de l'interaction nucléaire forte. Le nuage électronique est stratifié en niveaux d'énergie quantifiés autour du noyau définissant des couches et des sous-couches électroniques ; les nucléons se répartissent également en couches nucléaires, bien qu'un modèle approché assez commode popularise la structure nucléaire d'après le modèle de la goutte liquide.

Plusieurs atomes peuvent établir des liaisons chimiques entre eux grâce à leurs électrons, et, d'une manière générale, les propriétés chimiques des atomes sont déterminées par leur configuration