电子是在1897年由剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·约翰·汤姆森在研究阴极射线时发现的。约瑟夫·约翰·汤姆森提出了葡萄干模型（枣糕模型）。
英国物理学家欧内斯特·卢瑟福被公认为质子的发现人。1918年他任卡文迪许实验室主任时，用α粒子轰击氮原子核，注意到在使用α粒子轰击氮气时他的闪光探测器纪录到氢核的迹象。质子命名为proton，这个单词是由希腊文中的“第一”演化而来的。卢瑟福认识到这些氢核唯一可能的来源是氮原子，因此氮原子必须含有氢核。他因此建议原子序数为1的氢原子核是一个基本粒子。
中子的概念也是由英国物理学家欧内斯特·卢瑟福提出的，中子的存在是1932年B.查德威克用a粒子轰击的实验中证实的。
1964年，美国物理学家默里·盖尔曼和G.茨威格各自独立提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元——夸克组成的。它们具有分数电荷，是基本电量的2/3或-1/3倍，自旋为1/2。其空间尺度是微观粒子中最小的，大约小于10的-19次方。