Na podstawie wyników badań właściwości promieniowania katodowego uznał, że to promieniowanie jest strumieniem cząstek o ładunku ujemnym, emitowanych w rurze próżniowej (lampa elektronowa) przez rozgrzaną katodę. Cząstki te zostały nazwane elektronami.
W 1916 Gilbert Newton Lewis zauważył, że właściwości chemiczne pierwiastków chemicznych wynikają z oddziaływań elektronów zawartych w ich atomach, poprzez formowanie przez nie wiązań kowalencyjnych.
Elektron w atomie Elektrony w atomach zajmują określony obszar w przestrzeni wokół stosunkowo małego dodatniego jądra. Obszary zajmowane przez elektrony nazywają się orbitalami. Orbitale z kolei zgrupowane są w powłoki elektronowe. Parametry każdego orbitala (energia, kształt) zdeterminowane są przez energię elektromagnetycznego oddziaływania z jądrem atomu i pozostałymi elektronami oraz parametry elektronu. Rozmiary orbitali atomowych są rzędu m, czyli dziesiątej części nanometra, ale dla stanów wzbudzonych mogą być kilkadziesiąt razy większe. Orbitale elektronowe są od 10 do 100 tysięcy razy większe od jądra atomowego, którego średnica wynosi od do m (około femtometra).