Fizicianul britanic J.J. Thomson (1856-1940) a fost primul care a oferit dovezi din experimente științifice care arată că atomul nu era unitatea de bază și indivizibilă a materiei despre care se credea anterior că ar fi. Experimentele lui Thomson cu raze catodice l-au determinat să descopere electronul , particula încărcată negativ a atomului. Inițial, referindu-se la particula descoperită recent ca pe un "corpuscle", Thomson a făcut publice concluziile sale la 30 aprilie 1897, în timpul unei conferințe ținute la instituția regală.
Prima dovadă a izotopilor unui element non-radioactiv este, de asemenea, creditată Thomson. El a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1906 pentru descoperirea electronului și pentru munca sa în conducerea electricității prin gaze. Thomson a descoperit radioactivitatea naturală a elementului de potasiu în 1905 și a demonstrat că atomul de hidrogen conținea numai un singur electron în 1906.
Thomson a avut de asemenea o teorie a ceea ce era cunoscut sub numele de "modelul de budincă de prune", care prevedea că electronii orbitează într-o mare cu încărcătură pozitivă. Această teorie a fost mai târziu dovedită a fi incorectă de studentul său, Ernest Rutherford, care a descris sarcina pozitivă a unui atom ca fiind concentrată în nucleul său.
O altă contribuție a lui Thomson la știință a fost rolul său de profesor talentat. Premiile Premiului Nobel au fost câștigate de șapte dintre asistenții săi de cercetare. Fiul lui Thomson, George Paget Thomson, a câștigat premiul Nobel pentru anul 1937, pentru a arăta că electronii posedă proprietăți wavelike.
