Un materiale che contiene un solo tipo di atomo è chiamato un elemento. Ci sono 98 elementi noti che si verificano naturalmente, insieme ad altri 20 che sono stati sintetizzati in laboratorio, a partire dal 2015. Idrogeno, l'elemento più leggero, è anche la sostanza chimica più abbondante nell'universo.
Una sostanza composta da due o più elementi è chiamata un composto. I composti sono costituiti da atomi legati chimicamente in un rapporto fisso. Ad esempio, l'acqua è sempre composta da due atomi di idrogeno legati a un atomo di ossigeno. La materia si presenta spesso come una miscela di vari composti ed elementi, come l'aria, che comprende più di una dozzina di diversi elementi e composti.