首先，原子的大小肯定是不一樣的。其次，原子的大小取決於如何定義原子半徑，這並非一個確切的物理量。
原子的組成分為原子核以及核外電子。原子核由質子和中子通過強核力結合在一起（組成質子和中子的夸克也是受到強核力的束縛），質子和中子數越多，原子核也就越大，這樣原子核外的電子層數以及所容納的電子數也會越多。那麼，作為原子的最外圍，電子的邊界即為原子的邊界。由於電子的範圍要比原子核大得多，所以電子的邊界範圍大小就決定著原子的大小。
但問題是，原子核沒有確切的邊界，並且電子範圍也不是固定的，微觀世界與我們所熟知的宏觀世界截然不同。電子並非以一個確定的軌道繞著原子核旋轉，因為微觀粒子遵循不確定性原理，其動量和位置是不能被同時確定的。
事實上，電子會以某一概率出現在原子核外圍的某一空間中，這種概率分布被稱為電子云。電子云密度越大的地方，出現電子的概率也就越高。由於電子之間會互相影響，導致電子云的形狀各異，有最簡單的球形，還有花瓣形和啞鈴形等不同形狀。
理論上，電子云可以無限延伸，只是電子出現在距離原子核很遠的地方，概率會很低。因此，電子云其實無法表明原子究竟有多大。但為了方便研究，一般把電子總出現概率為90%至95%的空間範圍視作原子大小。
據此定義，原子的大小一般在3×10^-11米至3×10^-10米之間。在元素周期表中，同一主族元素的原子序數越大，原子尺寸越大。同一周期主族元素的原子序數越大，原子尺寸越小。
此外，通過上述描述可知，原子的實際形狀不是球形，而是與電子云形狀有關。