Atomu oluşturan taneciklerden biri, elektrondur. Elektron, XIX yüzyılın ikinci yarısında, bir dizi deney sonucu bulundu. Bunların en ünlüleri, Cambridge fizikçilerinden J.J. Thomson’un 1897’de yürüttüğü deneylerdir. Thomson atomun eksi yüklü taneciklerinin, elektriksel kuvvetler yardımıyla koparılabileceğini belirterek, “atomun bölünmezliği ve maddenin temel taşı olduğu” inancını yıkmıştır.
Thomson, havası boşaltılmış bir cam tüp içinde, bir elektrik alanı oluşturarak, eksi yüklü elektronlardan (katot), artık yüklü elektronlara (anot) doğru giden ve cama çarptıkları noktada aydınlatma oluşturan birtakım cisimlerin varlığını gözledi. Ayrıca, söz konucu cisimlerin manyetik alanda saptığını, dolaysısıyla de bunların, atomdan daha hafif eksi yüklü tanecikler olduğunu kanıtladı. Thomson’un deneylerini yürüttüğü “Katot Işığı Tüpü” çeşitli teknolojik gelişmeler sonucu, günümüzde televizyon tüpünü oluşturmuştur.
Elektronlar, atom çekirdeği çevresindeki yörüngelerde dönerler. Bunları yörüngede tutan kuvvet, eksi yüklü elektronlar ile artı yüklü çekirdek arsındaki çekim kuvvetidir ve tıpkı, kütle çekimi kuvvetiyle Dünya’nın Ay’ı yörüngesinde tutmasına benzemektedir. Ağır atomlardaki elektron sayısı, doksanı bulur. Bunlar, bir bulut gibi, çekirdek çevresinde dönerler. Elektronların bir yörüngeden ötekine geçmesi, ışık ve X ışını sağlayan enerji verir. Elektron bulutlarının, başka atomların elektron bulutlarına bağlanması, maddenin kimyasal özelliklerini ortaya çıkarır.
Metallerin kafes boşlukları arasından kolayca geçen elektronlar, elektrik taşırlar. Bununla birlikte, tek bir elektronun taşıdığı elektrik yükü, çok küçüktür. 100 Wattlık bir elektrik ampülünden bir saniyede geçen akımda, milyarlarca elektron vardır. Dünyamızda önemli rol oynayan bu küçük taneciklerle ilgili öteki sayısal değerler şöyle sıralanabilir; bir elektronun kütlesi, bir gramın milyar kez, milyar kez, milyarda biridir; yarıçapı ise bir santimetrenin on milyon kez milyonda biridir.
Fizik alanında XX. yüzyılda gerçekleştirilen büyük gelişmelerden biri de, elektronların bazen bir tanecik, bazen de dalga gibi davrandıklarının ortaya konması olmuştur. Tanecik davranışına örnek, gümüş bileşimi kaplı fotoğraf kağıdına çarparak iz bırakmalarıdır. Gene billurdan geçerken oluşturdukları bükülüm saçakları ise, bunların dalga yapısında olduklarında gösterir (bükülüm saçakları, tıpkı bir havuzda iki ayrı yere taşın atılması sonucu yüzeyde oluşan dalgacıklar gibidir). Dalga davranışı gösteren elektron, tanecik gibi davranan elektron için geçilmez sayılan engelleri delip geçebilir. Bu özellik, çağdaş fiziğin açıklığa kavuşturulamamış bilmecelerinden biridir.