Naukowcem, który taki model stworzył był nie kto inny jak odkrywca elektronu - Joseph John Thomson. Uważał on, że każdy atom jest zbudowany z jednorodnej kuli elektryczności dodatniej. Wewnątrz tej kuli znajdują się ujemne elektrony poruszające się dookoła jej środka po pewnych orbitach. Całkowita ilość ładunków ujemnych zgromadzonych na elektronach jest równa dodatniemu ładunkowi zgromadzonemu na kuli. Dostarczając energię elektronom zwiększamy ich prędkość, a tym samym orbity, po których krążą. Po dostarczeniu wystarczającej energii elektrony mogą opuścić atom. Model atomu zaproponowany przez Thomsona został nazwany modelem "ciasta z rodzynkami" bowiem elektrony umieszczone są w kuli ładunku dodatniego tak jak rodzynki w cieście (pomińmy milczeniem fakt, że rodzynki w cieście nie poruszają się).

Model "ciasta z rodzynkami" nie przetrwał zbyt długo. W 1909 roku Ernest Rutherford wraz ze swoimi studentami przeprowadził eksperyment, który pokazał, że model ten jest błędny. Eksperyment polegał na skierowaniu wiązki cząsteczek alfa (mają one ładunek dodatni) na cieniutką złotą folię. W czasie przechodzenia przez folię cząsteczki były rozpraszane w różnych kierunkach dzięki oddziaływaniu z atomami złota. Naukowcy wyznaczali kierunki rozpraszania. Oczywiście teoria Thomsona przewidywała efekt rozpraszania, jednak wkrótce okazało się, że przewidywania te różniły się od danych zebranych w doświadczeniu. Najbardziej zaskoczyło Rutherforda zaobserwowanie kilku cząsteczek alfa, które zostały "odbite" od złotej folii i poruszały się w kierunku przeciwnym do pierwotnego. Model "ciasta z rodzynkami" nie dopuszczał takiego zjawiska. Ładunek dodatni w tym modelu był po prostu rozmieszczony zbyt regularnie, aby mógł podziałać tak silnie na cząsteczkę alfa (mającą również ładunek dodatni). Coś się nie zgadzało.

Rutherford zebrał wszystkie dane doświadczalne i przystąpił do pracy. W 1911 roku nowy model atomu był gotowy. Według Rutherforda atom składał się z malutkiego jądra, w którym zgromadzony był cały ładunek dodatni. Wokół jądra po pewnych orbitach krążą ujemne elektrony. Tłumaczyło to efekt obserwowany w doświadczeniu. Niektóre cząsteczki alfa mające ładunek dodatni, znalazły się bardzo blisko również dodatniego jądra. Siły działające między jądrem, a cząsteczką były wystarczająco duże, aby została ona zatrzymana i odepchnięta w przeciwnym kierunku. Z danych doświadczalnych wynikała również maksymalna wielkość jądra atomowego. Wielkość ta wyniosła pomiędzy 10^-14, a 10^-15 metra. Elektrony krążą dookoła jądra po obszarze około 10^-10 metra. Tak więc wielkość jądra jest ponad 10000 razy mniejsza od wielkości całego atomu. Jednakże jądro skupia w sobie prawie całą masę atomu (ponad 99,9%!).

Model Ernesta Rutherforda został nazwany modelem "planetarnym" (elektrony obiegają jądro podobnie jak planety obiegają Słońce). Bardzo dobrze tłumaczył on zebrane dane doświadczalne. Jednak nadal pozostawało kilka znaków zapytania. Zgodnie z klasyczną mechaniką poruszający się dookoła jądra elektron powinien emitować falę elektromagnetyczną. Emisja taka jest związana z ucieczką pewnej energii z układu elektron-jądro. Elektron zmniejszając swoją energię zmniejsza jednocześnie odległość od jądra. Powinien on więc poruszać się nie po okręgu lecz po spirali i ostatecznie zderzyć się z jądrem. Takiego zjawiska jednak nie obserwowano. Atomy większości pierwiastków są trwałe. Inny problem dotyczył emitowanego przez atom promieniowania - problemem tym zajmiemy się na następnej stronie. Równie poważne było pytanie, dlaczego jądro atomowe mające duży ładunek dodatni nie rozpada się.