Setelah ahli-ahli kimia telah menerangkan:

• unsur-unsur kimia;
• peraturan-peraturan yang menguasai penggabungan unsur-unsur kimia;
• pengelasan unsur-unsur kimia yang teratur (jadual berkala Mendeleev);

pada abad ke-18, dan John Dalton telah mempergunakan idea atom Democritus untuk unsur-unsur kimia itu pada tahun 1803, langkah kemudian adalah untuk mengkaji sifat-sifat asas atom bagi unsur-unsur kimia itu. Aktiviti ini kini digolongkan dalam fizik atom.

Disebabkan oleh kajian-kajian tersebut, Becquerel telah menemui keradioaktifan untuk beberapa spesies atom pada tahun 1896, dan pasangan Curie telah mengenal pasti lagi beberapa bahan radioaktif pada tahun 1898. Ernest Rutherford kemudian mengkaji sinaran dan sifat-sifatnya. Ketika Rutherford mencapai pemahaman terhadap sifat keradioaktifan, beliau mempergunakan zarah-zarah tersinar untuk mengkaji atom-atom pada dirinya. Semasa itu, Rutherford mencadangkan kewujudan nukleus atom pada tahun tahun 1911. Pengenalpastian cadangan Rutherford melalui uji-uji kaji Geiger dan Marsden telah membentuk fizik nuklear, satu cabang sains yang baru.

Penyelidikan sifat-sifat nukleus telah diteruskan sejak masa Rutherford sehingga kini. Pada dekad 1940-an dan 1950-an, lagi satu peringkat struktur yang lebih asas daripada nukleus telah ditemui. Peringkat ini terdiri daripada proton-proton dan neutron-neutron. Oleh itu, fizik nuklear boleh dianggap sebagai keturunan kimia dan fizik atom, serta leluhur fizik zarah.

Uji-uji kaji nukleus terus menyumbang kepada pemahaman saling-saling tindak yang asas. Penyelidikan sifat-sifat nuklear dan hukum-hukum yang menguasai struktur nukleus adalah satu bidang penyelidikan yang aktif dan berhasil, dengan kegunaan praktik, seperti kuasa nuklear, pengesan asap, perentak kardium, dan peranti-peranti pengimejan perubatan, menjadi amat biasa.