מספר אטומי הוא מספר הפרוטונים הנמצאים בגרעין של אטום מסוים. מספר זה קובע את היסוד הכימי של האטום. לכל יסוד יש מספר אטומי מסוים, שונה מזה של כל יסוד אחר. כאשר האטום נייטרלי חשמלית (אינו יון), המספר האטומי הוא גם מספר האלקטרונים באטום. אופיו הכימי, להבדיל מאופיו הפיזיקלי, של האטום נקבע על ידי מספר זה. לעומת זאת, אופיו הפיזיקלי של האטום נקבע גם על ידי האיזוטופ שלו. כל יסוד עשוי להתקיים כאיזוטופים שונים, שלכל אחד מהם מספר אטומי זהה אך מספר מסה שונה.