Un matériau qui ne contient qu'un seul type d'atome est appelé un élément. Il y a 98 éléments connus pour se produire naturellement, ainsi que 20 autres qui ont été synthétisés en laboratoire, à partir de 2015. Hydrogène, l'élément le plus léger, est aussi la substance chimique la plus abondante dans l'univers.
Une substance constituée de deux éléments ou plus est appelée un composé. Les composés sont constitués d'atomes liés chimiquement dans un rapport fixe. Par exemple, l'eau est toujours constituée de deux atomes d'hydrogène liés à un atome d'oxygène. La matière se présente souvent sous la forme d'un mélange de divers composés et éléments, comme l'air, qui est composé de plus d'une douzaine d'éléments et de composés différents.