Štúdia štruktúra atóm dynamických vlastností vrátane energie štátmi a jeho interakcie s časticami a polia. Tieto sú takmer úplne určené zákonom kvantovej mechaniky, s veľmi rafinované opráv vyžadovaných Kvantová elektrodynamika. Napriek obrovskej zložitosti väčšine atómovej systémov, v ktorom každý elektrón interaguje s jadro a všetky ostatné obiehajúceho elektrónov, wavelike prirodzenosť častíc, v kombinácii s Pauliho vylučovací princíp výsledkom prekvapivo usporiadané pole atómovej vlastnosti. Tieto systematized Ivanovič Mendelejev periodickej tabuľke. Popri ich klasifikáciu chemickú činnosť a atómovej hmotnosti jednotlivých prvkov tejto tabuľky sú charakterizované širokú škálu pozorovateľné vlastnosti. Patria afinity elektrónov, polarizability, moment hybnosti, viacero electric momenty a magnetizmus.