Ý tưởng về việc vật chất được tạo bởi các hạt cơ bản đã được đưa ra từ thế kỷ thứ 6 trước công nguyên. Thuyết nguyên tử đã được truyền bá bởi những triết gia người Hy Lạp như Leucippus, Democritus và Epicurus. Mặc dầu đến thế kỷ thứ 17 Isaac Newton đã nghĩ rằng vật chất được tạo bởi các hạt, song phải đợi mãi đến năm 1802, John Dalton mới chứng minh được "mọi vật đều được cấu tạo bởi các hạt cực nhỏ, gọi là các nguyên tử".

Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Dmitri Ivanovich Mendeleev năm 1869 đã củng cố lý thuyết trên, và vài thập niên sau, J.J. Thomson đã chứng minh được rằng nguyên tử được tạo bởi các hạt electron có khối lượng nhỏ và các proton có khối lượng tương đối lớn. Thí nghiệm của Ernest Rutherford đã chỉ ra rằng các proton nằm trong các hạt nhân. Ban đầu người ta cho rằng hạt nhân được tạo bởi các hạt proton và electron, nhưng trong quá trình nghiên cứu và so sánh khối lượng cùng với điện tích của chúng thì có nhiều sơ hở. Về sau, năm 1932, người ta mới tìm ra rằng hạt nhân được tạo bởi các hạt proton, mang điện tích dương, và neutron mang điện tích trung hòa.

Thế kỷ thứ 20 là cuộc bùng nổ của vật lý hạt nhân cùng với vật lý lượng tử, cực điểm chính là các thí nghiệm phân hạch hạt nhân cùng với bom hạt nhân, tạo ra một đà lớn cho sự phát triển của ngành công nghiệp, trong đó phải kể đến ngành xuất chế, biến đổi một nguyên tử sang một nguyên tử khác, như quá trình chuyển chì thành vàng (tồn tại trên lý thuyết, nhưng không có hiệu quả kính tế).

Trong những năm 1950 và 1960, một số lượng lớn các hạt được tìm ra bởi các thí nghiệm phân rã hạt. Khái niệm "vườn hạt", là tập hợp của các hạt, nhờ đó mà ra đời. Và nó còn tồn tại cho đến khi mô hình chuẩn được ra đời năm 1970, nơi mà tất cả các hạt và tổ hợp của chúng đều được giải thích một cách chính xác.