Atom
Atom tidak memiliki batasan luar yang jelas, sehingga dimensi atom biasanya dideskripsikan sebagai jarak antara dua inti atom ketika dua atom bergabung bersama dalam ikatan kimia. Jari-jari ini bervariasi tergantung pada jenis atom, jenis ikatan yang terlibat, jumlah atom di sekitarnya, dan spin atom. Pada tabel periodik unsur-unsur, jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya periode (atas ke bawah). Sebaliknya jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan menurunnya nomor golongan (kanan ke kiri). Oleh karena itu, atom yang terkecil adalah helium dengan jari-jari 32 pm, manakala yang terbesar adalah sesium dengan jari-jari 225 pm. Dimensi ini ribuan kali lebih kecil daripada gelombang cahaya (400–700 nm), sehingga atom tidak dapat dilihat menggunakan mikroskop optik biasa. Namun, atom dapat dipantau menggunakan mikroskop gaya atom.
Helium
Menurut perspektif mekanika kuantum, helium adalah atom tersederhana kedua yang dapat dimodelkan setelah atom hidrogen. Helium tersusun atas dua elektron dalam orbital atom helium dan inti atom yang terdiri dari dua proton dan beberapa neutron. Menurut mekanika Newton, tiada sistem yang terdiri dari lebih dari dua pertikel yang dapat diselesaikan menggunakan pendekatan matematis analitis yang eksak (liat masalah tiga benda). Hal yang sama juga berlaku pada atom helium, sehingganya diperlukan metode matematis numeris bahkan untuk menyelesaikan sistem satu inti dan dua elektron. Metode kimia komputasional telah digunakan untuk menciptakan gambaran elektron yang terikat dengan inti atom secara kuantum dengan akurasi < 2% dari nilai sebenarnya. Dalam gambaran model ini, ditemukan bahwa tiap-tiap elektron dalam helium saling memerisai atraksi inti atom (efek pemerisaian) sehingganya muatan efektif inti yang tiap-tiap elektron terima (nilai "Z") adalah sekitar 1,69 dan bukannya 2.