Gli atomi sono particelle minuscole che costituiscono l'universo, mentre le molecole sono costituite da atomi (anche un singolo atomo). Tuttavia, entrambi costituiscono unità piccole e identificabili.
Gli atomi sono ciò che compone tutto, dalle matite agli umani fino all'oceano. Un tempo gli scienziati pensavano che fossero la particella più piccola possibile e che fossero indivisibili; tuttavia, possono essere divisi. Ogni atomo ha un nucleo fatto di protoni e neutroni circondati da elettroni orbitanti. I protoni sono caricati positivamente e gli elettroni sono caricati negativamente. I neutroni sono neutrali. Tutte e tre queste particelle possono essere suddivise in particelle più piccole chiamate quark. Il numero di protoni, neutroni ed elettroni di un atomo ha determinato quale elemento è. Ad esempio, il sodio ha 11 protoni, 11 elettroni e 12 neutroni.
Una molecola, d'altra parte, è indivisibile a modo suo: per definizione, è la più piccola particella di una sostanza che conserva ancora le proprietà di quella sostanza. Pertanto, sebbene possa essere diviso in parti più piccole (atomi e così via), crea un'unità. I singoli atomi possono costituire una molecola, come i gas nobili.
La maggior parte delle molecole si formano quando gli atomi si legano in un modo particolare. Per esempio, la formula chimica per l'acqua è H20, il che significa che due atomi di idrogeno si legano con un atomo di ossigeno. Un insieme di questo composto, esattamente due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno, crea una molecola. Se fosse diviso di nuovo, sarebbe l'idrogeno e gli atomi di ossigeno, non l'acqua.