As descobertas de elétrons, prótons e nêutrons foram feitas por J. J. Thomson, Ernest Rutherford e James Chadwick, respectivamente. Eles foram escalonados ao longo de um período de 35 anos.
J. J. Thomson descobriu o elétron em 1897 por meio de seus estudos de raios catódicos, que ele descobriu serem compostos de partículas carregadas negativamente, muito menores do que os átomos. Em 1911, Ernest Rutherford sugeriu que os átomos também contêm uma carga central positiva, constituindo a maior parte de sua massa. Em 1932, James Chadwick foi capaz de calcular a massa (e provar a existência) dos nêutrons, disparando-os contra a cera de parafina e determinando a energia dos prótons que eles deslocaram.
