El modelo atómico de Ernest Rutherford se replantea mediante la revolucionaria teoría cuántica de Max Planck.

Niels Henrik David Bohr (Dinamarca; 1885 - 1962) establece su modelo atómico para el átomo de hidrógeno:

• El electrón se encuentra en una órbita estacionaria, en la que no irradia energía.
• El electrón emite o absorbe radiación electromagnética cuando cambia de órbita.
• Cada órbita posee un determinado nivel de energía; el cambio de órbita del electrón provoca una emisión o absorción de energía, equivalente a un cuanto de Planck.
• Cada órbita estable donde puede estar el electrón se designa mediante un número entero, el número cuántico principal, n (n = 1 es la órbita más próxima al núcleo).

Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld (Lituania; 1868 -1951) introduce algunas modificaciones:

• El electrón puede describir órbitas circulares o elípticas dentro de cada nivel energético, lo que da lugar a subniveles energéticos.
• La excentricidad de las órbitas elípticas se designa mediante un número cuántico secundario u orbital, l.

Este modelo predice todas las series espectrales del hidrógeno, así como el tamaño del átomo. Aunque es incapaz de explicar los espectros de los átomos multielectrónicos, introduce el concepto de "capas" electrónicas, de modo que los electrones contenidos en la capa más externa (electrones de valencia) determinan las propiedades químicas del elemento en cuestión.