* Aantal protonen: Het meest fundamentele verschil is het aantal protonen in de kern van het atoom. Dit nummer, het atoomnummer genoemd, definieert het element. Alle koolstofatomen hebben bijvoorbeeld 6 protonen, alle zuurstofatomen hebben 8 protonen, enzovoort.

* Aantal neutronen: Hoewel alle atomen van een bepaald element hetzelfde aantal protonen hebben, kunnen ze verschillende aantallen neutronen hebben. Dit verschil creëert isotopen, die variaties zijn van een element met verschillende atoommassa's.

* Elektronenconfiguratie: Het aantal elektronen in een atoom is meestal gelijk aan het aantal protonen en ze zijn gerangschikt in specifieke energieniveaus die elektronenschalen worden genoemd. De opstelling van elektronen in deze schalen bepaalt de chemische eigenschappen van het atoom en hoe het zal interageren met andere atomen.

* Atomische massa: De atomaire massa van een element is de gemiddelde massa van al zijn isotopen. Het wordt voornamelijk bepaald door het aantal protonen en neutronen in de kern.

Samenvattend verschillen atomen van één element van atomen van andere elementen omdat ze een uniek aantal protonen hebben, die hun atoomnummer en hun identiteit definiëren. Dit verschil in protonen leidt ook tot verschillen in hun elektronenconfiguraties, atomaire massa's en chemische eigenschappen.