חלקיק תת-אטומי
האלקטרון חג במהירות סביב הגרעין, המורכב מפרוטונים ונייטרונים.
חלקיק תת-אטומי הוא חלקיק שגודלו קטן מזה של אטום. בפרט, אלו הם החלקיקים המרכיבים את האטום: האלקטרון, הפרוטון והנייטרון, וכן גם חלקיקים המיוצרים בתהליכי הקרנה ופיזור, כמו הפוטון, הנייטרינו והמיואון. חלק גדול מן החלקיקים התת-אטומיים שנתגלו ונחקרו אינם יציבים, ולכן שכיחותם בטבע קטנה. עם זאת, ניתן לייצר רבים מהם בתהליכי פיזור במאיצי חלקיקים. חקר החלקיקים התת-אטומיים הוא התחום הפעיל ביותר בפיזיקת החלקיקים.
האלקטרון (המסומן ב-e-) קיים בכל האטומים; מסתו היא כ-1/1836 ממסתו של אטום מימן. מטענו החשמלי שלילי. הפרוטון (סימון p+) קיים גם הוא בכל האטומים; משקלו זהה כמעט לזה של אטום מימן, והוא נושא מטען חשמלי הזהה בערכו המוחלט לזה של האלקטרון, אך הפוך ממנו בסימונו. הנייטרון (סימון n) הוא חלקיק נטרלי מבחינת מטען חשמלי, ויש לו בקירוב את אותה המסה כמו לפרוטון.
האדרונים הם חלקיקים, המורכבים מקווארקים. באריונים ומזונים, למשל, הם האדרונים. באריונים מורכבים בדרך-כלל משלושה קווארקים, וברוב המקרים מדובר בשילוב של קווארקים מסוג "למעלה" ו"למטה". לכולם יש מסת מנוחה גדולה יחסית לשאר החלקיקים התת-אטומיים. הפרוטון והנייטרון, למשל, הם באריונים.
מזונים מורכבים מקווארק רגיל אחד ומאנטי-קווארק, מה שגורם למספר הבאריון שלו להיות אפס. אף אחד מהם אינו יציב במיוחד, אך יש להם זמן מחצית חיים של מספר ננו-שניות.
לפטונים אינם מורכבים מקווארקים, ולא מאף חלקיק אחר, עד כמה שידוע לנו נכון להיום. לחלק אין מסת מנוחה, בעוד שלאחרים יש מסה אדירה. הלפטונים כוללים, למשל, את האלקטרון, מיואון, טאו ואת הנייטרינו.