Parce que les anciens penseurs grecs tels que Démocrite manquaient de technologie sophistiquée et d'outils tels que le microscope, sa théorie de l'atome était davantage due à l'expérimentation de la pensée qu'à l'observation empirique dure, telle qu'elle est utilisée dans la science moderne. En substance, il l'a conceptualisé.
Les premières graines de la théorie de Démocrite sont venues de son professeur et mentor, Leucippe, graines que Démocrite a ensuite adoptées et développées. Comme beaucoup des premiers philosophes grecs anciens, en particulier les présocratiques, Démocrite s'intéressait à la découverte des premiers principes, ces substances auxquelles toutes les substances ultérieures pouvaient être essentiellement réduites. Alors que les premiers penseurs suggéraient des choses telles que l'eau, l'air et le feu comme premières substances, Démocrite a supposé que toute la matière peut être raréfiée en petites particules invisibles appelées atomes, des particules solides et indestructibles.
Selon Démocrite, les atomes diffèrent par leur forme, leur taille et leur disposition, selon le type spécifique de substance qu'ils produisent. Les gros objets, par exemple, sont constitués de gros atomes plus ronds, tandis que les petits objets sont constitués d'atomes pointus et plus petits. Pour Démocrite, la réalité elle-même ne consistait qu'en deux choses : les atomes eux-mêmes et un énorme vide à travers lequel les atomes peuvent se déplacer et s'assimiler dans différentes configurations. Par conséquent, Démocrite a soutenu que toutes les expériences sensuelles - la collecte de données sensorielles de l'environnement - sont dues au contact physique réel que l'être humain éprouve avec les atomes à l'intérieur de leurs arrangements uniques. Par exemple, le sens du goût est produit par de minuscules atomes déchiquetés qui se déchirent réellement à la surface de la langue. De plus, Démocrite considérait l'âme comme une collection d'atomes lâches et lisses qui finissent par se disperser dans l'atmosphère à la mort.
