Studi struktur atom sifatnya dinamik, termasuk keadaan energi, dan interaksi yang dengan partikel dan ladang. Ini hampir sepenuhnya ditentukan oleh hukum-hukum mekanika kuantum, dengan sangat halus koreksi yang diperlukan oleh elektrodinamika kuantum. Meskipun kompleksitas besar kebanyakan sistem atom, di mana tiap-tiap elektron berinteraksi dengan inti dan semua mengorbit elektron lainnya, sifat wavelike partikel, dikombinasikan dengan asas pengecualian Pauli, hasil dalam sebuah array yang luar biasa tertib sifat atom. Ini mensistematisasi oleh Mendeleev tabel periodik. Selain untuk klasifikasi mereka oleh aktivitas kimiawi dan bobot atom, berbagai elemen tabel ini dicirikan oleh berbagai sifat-sifat yang terpantau. Ini termasuk afinitas elektron, polarizability, momentum sudut, beberapa saat-saat listrik dan magnetisme.