Les nucléons qui composent le noyau ont un diamètre de l'ordre du fermi ( ). Le diamètre du noyau est donc de quelques fermis alors que celui de l'atome est de quelques angströms ( ). Compte tenu de ce facteur 100 000 entre ces deux échelles, on voit bien que le nuage électronique se situe pour l'essentiel à « très grande distance » du noyau.

On dit souvent pour illustrer cela que « la matière est essentiellement constituée de vide ». En effet si on pouvait réduire à zéro la distance entre noyau et électrons, on diminuerait alors la taille de tous les objets d'un facteur 100 000 ! En terme de densité, on peut également comparer la densité moyenne du nuage électronique, de l'ordre de , à celle du noyau, de l'ordre de , afin de mettre en évidence que l'essentiel de la masse de matière est localisée dans le noyau.

La structure de l'atome est régie par la combinaison des forces électrostatiques d'attraction entre le noyau et les électrons (et des forces de répulsion entre électrons) et de l'énergie cinétique des électrons en mouvement.