Un tipico atomo è costituito da un nucleo che è circondato da una nuvola di elettroni a distanza. Il nucleo di un atomo è solitamente costituito da protoni e neutroni carichi positivamente che non hanno carica dei loro proprio. Gli elettroni sono caricati negativamente.
La maggior parte degli atomi dell'universo segue questo schema, con protoni e neutroni all'interno del nucleo ed elettroni che turbinano in vari stati al di fuori di esso. Esistono tuttavia alcune eccezioni alla regola, come l'idrogeno. L'isotopo più comune dell'idrogeno, H1, non ha affatto neutroni. Consiste in un solo protone associato a un singolo elettrone.
Altre, eccezioni più esotiche sono possibili per la struttura di un atomo. Gli atomi fatti interamente di antimateria possono essere sintetizzati all'interno di grandi acceleratori di particelle. Questi atomi consistono in antiprotoni circondati da positroni nel luogo in cui normalmente si trovano gli elettroni. A parte le loro accuse, gli atomi fatti di antimateria sono strutturalmente identici agli atomi di materia ordinaria e potrebbero comportarsi in modo simile se fossero mantenuti stabili.
Forse la variazione più estrema sul modello atomico è la stella di neutroni. Le stelle di neutroni sono resti stellari che sono stati così schiacciati dalla loro stessa gravità che gli elettroni al loro interno sono stati costretti alla loro superficie. Essenzialmente, una stella di neutroni è un'altra configurazione in cui un atomo può cadere.
