Atomo elektroninė sandara, t.y., elektronų pasiskirstymas sluoksniais, gali būti žymima puslankiais arba elektronine formule. Puslankiai vaizduoja elektronų sluoksnius, o skaičiai prie jų nurodo elektronų skaičių kiekviename sluoksnyje. Elektroninė formulė nurodo atomo simbolį ir elektronų skaičių kiekviename sluoksnyje, atskirtą kableliais. Pavyzdžiui, ličio (\(\text{Li}\)) elektroninė sandara gali būti žymima puslankiais (su \(2e^-\) ir \(1e^-\)) arba elektronine formule (\(\text{Li}\)) 2, 1.

Atomo sandara aprašoma planetiniu modeliu, kuriame centre yra branduolys, sudarytas iš protonų (\(p^+\)) ir neutronų (\(n^0\)), o aplink jį elektroniniame apvalkale skrieja elektronai (\(e^-\)). Atomas yra elektriškai neutralus, turintis vienodą skaičių protonų ir elektronų. Atomo sandara žymima nurodant atominį skaičių (\(Z\), protonų skaičius) ir masės skaičių (\(A\), protonų ir neutronų suma), naudojant formatą: \({^A_Z} X\), kur \(X\) yra elemento simbolis. Pavyzdžiui, kalio atomas (\({^{39}_{19}K}\)) turi 19 protonų, 19 elektronų ir 20 neutronų.

Žinant atominį (\(Z\)) ir masės (\(A\)) skaičius, galima apskaičiuoti protonų, elektronų ir neutronų skaičių atome. Protonų skaičius lygus atominiam skaičiui (\(Z\)). Elektronų skaičius neutraliame atome lygus protonų skaičiui. Neutronų skaičius apskaičiuojamas atimant atominį skaičių (\(Z\)) iš masės skaičiaus (\(A\)). Pavyzdžiui, fosforo atomas (\({}^{31}_{15}P\)) turi 15 protonų, 15 elektronų ir 16 neutronų (\(31 - 15 = 16\)).

Elektronai aplink branduolį išsidėsto sluoksniais, dar vadinamais energijos lygmenimis. Kiekviename sluoksnyje gali būti tam tikras maksimalus elektronų skaičius: pirmame – 2, antrame – 8, trečiame – 18, ketvirtame – 32. Elektronai pirmiausia užpildo žemesnius energijos lygmenis. Pavyzdžiui, litis (\(Li\)), turintis 3 elektronus, turi 2 elektronus pirmame sluoksnyje ir 1 elektroną antrame sluoksnyje. Atomas gali turėti daugiausiai septynis elektronų sluoksnius, o elektronai išoriniame sluoksnyje vadinami valentiniais.

Elektronai aplink branduolį juda labai greitai, apskriedami jį per maždaug 150 atosekundžių (\(1 \text{ as} = 10^{-18} \text{ s}\)). Dėl šio didelio greičio, elektrono padėtis dažnai vaizduojama kaip debesėlis, o ne konkreti trajektorija. Šiuolaikiniai tyrimai, naudojantys lazerio impulsus, leidžia stebėti elektronų judėjimą, kuris yra svarbus kuriant naujas technologijas.

Išorinio elektronų sluoksnio elektronai vadinami valentiniais elektronais ir yra atsakingi už cheminių ryšių susidarymą. Atomai, sąveikaudami tarpusavyje, dalijasi valentiniais elektronais. Valentinių elektronų skaičius ir išsidėstymas žymimi Luiso (taškine) formule, kurioje elektronai vaizduojami taškais aplink atomo simbolį. Pavyzdžiui, boro (\(B\)) Luiso formulė yra \(·B·\) (3 valentiniai elektronai), o fosforo (\(P\)) – \(:P·\) (5 valentiniai elektronai). Helio (\(He\)) atveju abu valentiniai elektronai žymimi suporuoti.