Os átomos são partículas minúsculas que constituem o universo, enquanto as moléculas são feitas de átomos (até mesmo um único átomo). No entanto, ambos constituem unidades pequenas e identificáveis.
Os átomos são o que constituem tudo, desde lápis a humanos e o oceano. Houve um tempo em que os cientistas pensaram que eram a menor partícula possível e que eram indivisíveis; no entanto, eles podem ser divididos. Cada átomo tem um núcleo feito de prótons e nêutrons cercado por elétrons em órbita. Os prótons são carregados positivamente e os elétrons são carregados negativamente. Os nêutrons são neutros. Todas as três partículas podem ser divididas em partículas menores chamadas quarks. O número de prótons, nêutrons e elétrons que um átomo possui determina qual elemento ele é. Por exemplo, o sódio tem 11 prótons, 11 elétrons e 12 nêutrons.
Uma molécula, por outro lado, é indivisível em sua própria maneira: por definição, é a menor partícula de uma substância que ainda retém as propriedades dessa substância. Portanto, embora possa ser dividido em partes menores (átomos e assim por diante), ele forma uma unidade. Átomos individuais podem formar uma molécula, como os gases nobres.
A maioria das moléculas são formadas quando os átomos se ligam de uma maneira particular. Por exemplo, a fórmula química da água é H20, o que significa que dois átomos de hidrogênio se ligam a um átomo de oxigênio. Um conjunto deste composto, exatamente dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio, forma uma molécula. Se fosse dividido novamente, seriam átomos de hidrogênio e oxigênio, não água.