La question de la constitution et de la composition de la matière est ancienne. Déjà, les grecs se demandaient si la matière est homogène ou granulaire. Plus précisement, ils se demandaient si le processus de division d'un échantillon de matière est sans fin, auquel cas la matière est homogène, ou bien s'il s'arrête, auquel cas la matière est constituée de grains indivisibles.
Démocrite, vers 400 av. JC, a eu l'intuition de la granularité de la matière. Il a appelé ces grains élémentaires "atomes" ce qui, en grec, signifie indivisible. Il pensait ces atomes éternels, variables en taille, masse, forme et capables de se combiner entre eux. Par ces qualités, il expliquait la diversité des substances que l'on rencontre dans la nature.
Cette vision matérialiste et mécaniste de la nature était très moderne pour cette époque. Elle avait cependant le défaut d'être alors une spéculation invérifiable. La théorie atomique fut rejetée par Platon et surtout Aristote de manière dogmatique au profit de la théorie des quatre éléments, tout aussi invérifiable par ailleurs. Platon et Aristote étant des "poids lourds" de la pensée de l'époque, on a longtemps adopté leur point de vue, avant que le progrès scientifique ne rende justice, au moins en partie, aux idées de Démocrite.