Un atome représente la plus petite partie d'un élément qui conserve encore les caractéristiques de cet élément, et la liaison entre deux atomes ou plus forme une molécule. Les molécules sont souvent définies comme la plus petite partie d'un composé chimique formé de la liaison d'atomes de différents éléments, mais une molécule peut également consister en une liaison entre le même type d'atome, telle que deux atomes d'hydrogène se liant pour former une molécule d'hydrogène (H2) . Dans leur définition la plus stricte, les molécules de composés contiennent deux ou plusieurs atomes d'éléments différents et ne possèdent ni une charge électrostatique nette négative ni positive, et les molécules constituées des atomes d'un seul type d'élément, comme H 2 ou O2, sont appelées molécules homonucléaires.
Le terme "molécule" est utilisé de manière moins stricte en dehors de la chimie. Par exemple, les atomes uniques non liés d'un gaz noble peuvent être appelés "molécules" dans la théorie des gaz cinétiques. Les molécules de composés possédant une charge négative ou positive sont, selon la définition chimique, appelées ions, mais peuvent être désignées sous le nom de « molécules » en chimie organique ou en physique quantique.
Les molécules peuvent être décomposées en leurs atomes individuels, et les atomes individuels peuvent être encore divisés en leurs trois principales particules subatomiques : les électrons, les protons et les neutrons. A ce niveau, les particules ne présentent plus aucune des caractéristiques de l'élément chimique individuel dont elles sont issues. Les protons et les neutrons d'un atome sont également appelés nucléons et se trouvent dans le noyau de l'atome, la partie d'un atome qui contient la plus grande partie de sa masse. Le noyau compact, moins les électrons en orbite autour de lui, représente la grande majorité de la taille de l'atome et est environ 10 000 à 50 000 fois plus petit que la taille de l'atome entier.
