Atom teorisinin evrimi, bilim tarihindeki en önemli gelişmelerden birini oluşturur. Atomla ilgili ilk teoriler, Dalton'un atom teorisi ve Thomson'un "üzüm tanesi" modeligibi erken dönem modellerini içerir. Bu modeller, atomların yapısını basitleştirmeye çalışmış, ancak elektronların yerini ve davranışını yeterince doğru açıklayamamıştır. Modern atom teorisinde elektronların davranışı hangi model ile açıklanmaktadır demeden önce, modern atom teorisini ne anlama geldiğini öğrenmekte fayda vardır.
Klasik fizik, büyük ölçekli nesnelerin hareketlerini ve etkileşimlerini başarılı bir şekilde açıklar. Ancak, atom gibi çok küçük parçacıkların dünyasında klasik fizik yetersiz kalır. Elektronların davranışlarını anlamak için, 20. yüzyılın başlarında bir yeniliğe gidilmiştir. Modern atom teorisinde, özellikle elektronların davranışı, klasik fizik kurallarının ötesinde, kuantum mekaniği adı verilen bir fizik dalı ile açıklanmaktadır.
Kuantum mekaniğine göre, elektronlar belirli yörüngelerde dolanan küçük gezegencikler gibi değildir. Aksine, elektronlar belirli enerji seviyelerinde bulunurlar ve bu seviyeler arasında sıçrayabilirler. Elektronun kesin konumu ve hızı aynı anda belirlenemez. Bu durum, belirsizlik ilkesi olarak bilinir.
Modern atom teorisinde elektronların davranışını en iyi açıklayan model, elektron bulutu modelidir. Bu modele göre, elektronun çekirdek etrafında belirli bir yörüngede dolandığından ziyade, çekirdek etrafında belirli bir bölgede bulunma olasılığı daha yüksektir. Bu bölgeye elektron bulutu denir. Elektron bulutunun yoğunluğu, elektronun o bölgede bulunma olasılığını gösterir.