人類對自然界這個物質世界的認識，經曆的探索時間是漫長的。土石疊為山丘，水流彙成河海。那麼，土石和水流是由什麼東西組成的？世間萬物是怎樣來的？假如不是無中生有的話，那麼它們必定是由某些原始物質組成的，這些原始物質是什麼？對這些問題的看法，或者說關於“原子”的設想，古代人就有多種多樣。
早在公元前1000多年的殷周時期，我們中國人就提出了五行說，用金、木、水、火、土這5種常見的物質來說明宇宙萬物的起源和變化。到了春秋戰國時期，由五行說的發展而產生了五行相生、相克的觀念。相生如木生火，火生土，土生金，金生水，水生木；相克如水克火，火克金，金克木，木克土，土克水。五行說中的合理因素，對我國古代的天文、曆數和醫學等方麵，起了一定的作用。古代印度人也提出過與此類似的五大說，五大說指的是地、水、火、風、空。
我國春秋時期的楚國，出了個與孔子齊名的大學問家老子。老子做過周朝管理藏書的官，後來隱居了。他寫的《道德經》雖然隻有5000字，內容卻非常豐富。那時候，人們認為宇宙間的萬事萬物都由神的意誌統治和主宰。最高的神是天，也稱為上天或天帝。所以，幾乎人人都敬畏上天。然而，老子的看法卻與眾不同，他說，天地是沒有仁義的，它對於萬事萬物，就像人對待用草紮的供祭祀用的狗一樣，用完了就扔，不會有什麼愛憎之情的。那麼，天地萬物的根本是什麼呢？老子認為，有一樣東西，在天地萬物生長運行之前就存在了，世界上的所有東西不論什麼都是由它產生的，沒有了它，就什麼也不會有。它就是“道”，即世界的本原是“道”。那麼，道是一種什麼樣的東西呢？老子認為道是不能用語言表達的一種看不見、聽不著、摸不到的混混沌沌的東西。你遇見它時，看不見它的前麵；你跟著它時，看不見它的後麵。然而，它又無處不在。按老子所言：“它惟恍惟惚，是無狀之狀，無像之像。”這就是我們所稱的道家。道家說的這個“道”是精神的還是物質的，人們對此有不同的看法。我們也會覺得，這種“原子”的確讓人“恍惚”。
大約公元前600年，在古希臘，有個叫泰勒斯的哲學家，認為水是萬物的本原。他認為，大地和萬物，都是經過了一個自然過程，從水中產生的，就像尼羅河三角洲，是由淤泥沉積起來的一樣。稍後，有個叫阿那克西曼德的人認為，萬物的本原是一種被叫做“無限”的不固定的物質。它在運動中分裂出冷和熱、幹和濕等對立的東西，並且產生萬物。
大約在公元前400多年，古希臘的哲學家德謨克利特發展了他的老師留基伯的原子學說，他把構成物質的最小單元叫做原子。他認為，原子是一種不可分割的、看不見的物質微粒，它的內部沒有任何空隙。原子在數量上是無限的，它們隻有大小、形狀和排列方式的不同，而沒有本質的差別。原子在無限的虛空中急劇而無規則地運動著，互相碰撞，形成旋渦，從而產生了世界萬物。