แบบจำลองอะตอม เป็นผลจากการแปลผลข้อมูลของการทดลอง และนำมาสร้างเป็นมโนภาพหรือแบบจำลอง โดยมีการพัฒนาเป็นลำดับ ได้แก่ แบบจำลองอะตอมของดอลตัน John Dalton) แบบจำลองอะตอมของทอมสัน (Joseph John Thomson) แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) แบบจำลองอะตอมของโบร์ (Niels Bohr) และแบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก โดยในอะตอมจะมีส่วนประกอบย่อยได้แก่ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน ซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยเลขมวลและเลขอะตอม อีกทั้งสมบัติของอะตอมแต่ละชนิดยังแตกต่างกันได้หลายรูปแบบ เช่น ไอโซโทป ไอโซโทน ไอโซบาร์ และไอโซอิเล็กทรอนิก เป็นต้น
แบบจำลองอะตอมของดอลตัน กล่าวว่า อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลมตันและภายในอะตอมไม่มีประจุไฟฟ้า
แบบจำลองอะตอมของทอมสัน กล่าวว่า อะตอมประกอบด้วยเนื้ออะตอมที่มีประจุบวกเรียกว่าโปรตอน และมีประจุลบ เรียกว่าอิเล็กตรอนซึ่งมีจำนวนเท่ากับโปรตอน กระจายอยู่ทั่วไป
แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด กล่าวว่า อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีขนาดเล็กมาก อยู่ตรงกลาง ในนิวเคลียสมีโปรตอน รอบนิวเคลียสเป็นที่ว่าง และมีอิเล็กตรอนเท่ากับจำนวนประจุบวกเคลื่อนที่อยู่
แบบจำลองอะตอมของโบร์ กล่าวว่า อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นวงโคจรรอบนิวเคลียส คล้ายวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์
แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก กล่าวว่า อิเล็กตรอนเคลื่อนที่คล้ายกลุ่มหมอกที่ห่อหุ้มนิวเคลียส
ภายในอะตอมประกอบด้วยอนุภาคสำคัญ 3 ชนิด คือ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน เรียกว่า อนุภาคมูลฐานของอะตอม โดยโปรตอนและนิวตรอนอยู่ในนิวเคลียส ส่วนอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่รอบนิวเคลียสในลักษณะกลุ่มหมอก