El centro del átomo está en el centro del núcleo, donde los protones y los neutrones están estrechamente unidos. La mayor parte de la masa está en este núcleo apretado, típicamente de unos pocos femtómetros de diámetro.
Los electrones zumban alrededor del núcleo a una velocidad bastante alta en capas y subcapas que involucran “órbitas” probabilísticas que tienen una densidad muy escasa. Debido a que las “órbitas” son de naturaleza probabilística, no tienen límites definidos, como en la órbita más externa y el átomo se detiene en tal o cual radio desde el centro. Para la mayoría de los elementos, el radio de un átomo se define como la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos unidos adyacentes del mismo elemento, que generalmente se determina con difracción de rayos X o espectroscopía. Tal enlace es usualmente covalente o metálico, aunque los enlaces iónicos también pueden medirse pero generalmente con resultados algo diferentes. Los elementos de gases nobles y los elementos transuránicos son particularmente difíciles de obtener. Los valores de raidus atómicos típicos varían en el estadio de béisbol de 0.05 nm a 0.25 nm, que es del orden de 10 000 veces el radio nuclear.
Por lo tanto, aproximadamente el 99.95% de la masa de un átomo se concentra dentro del 1/1 000 000 000 000 más interno del volumen de ese átomo. Esto da una indicación de qué tan empaquetado está el núcleo y qué tan escasa es la densidad de probabilidad de los electrones.
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