Ο ατομικός αριθμός (συμβολίζεται με το γράμμα Ζ) είναι ένα από τα πιο θεμελιώδη χαρακτηριστικά ενός χημικού στοιχείου. Ουσιαστικά, αντιπροσωπεύει τον αριθμό των πρωτονίων που περιέχονται στον πυρήνα ενός ατόμου αυτού του στοιχείου. Κάθε στοιχείο έχει έναν μοναδικό ατομικό αριθμό, και αυτός ο αριθμός είναι που καθορίζει την ταυτότητα του στοιχείου. Για παράδειγμα, όλα τα άτομα του άνθρακα έχουν 6 πρωτόνια στον πυρήνα τους, άρα ο ατομικός αριθμός του άνθρακα είναι 6. Αν ένα άτομο είχε 7 πρωτόνια, δεν θα ήταν άνθρακας, αλλά άζωτο.
Εκτός από τον αριθμό των πρωτονίων, ο ατομικός αριθμός μας δίνει και άλλες σημαντικές πληροφορίες. Σε ένα ηλεκτρικά ουδέτερο άτομο (το οποίο δεν έχει χάσει ή κερδίσει ηλεκτρόνια, δηλαδή δεν είναι ιόν), ο αριθμός των ηλεκτρονίων που περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων. Αυτό σημαίνει ότι ο ατομικός αριθμός μας δείχνει και τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε ένα ουδέτερο άτομο. Τα ηλεκτρόνια είναι αυτά που καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τις χημικές ιδιότητες ενός στοιχείου.
Ο ατομικός αριθμός είναι επίσης η βάση για την οργάνωση του Περιοδικού Πίνακα των Στοιχείων. Τα στοιχεία είναι ταξινομημένα κατά αύξοντα ατομικό αριθμό, γεγονός που αντικατοπτρίζει την περιοδικότητα των ιδιοτήτων τους. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι ο ατομικός αριθμός διαφέρει από τον μαζικό αριθμό (Α), ο οποίος είναι το άθροισμα των πρωτονίων και των νετρονίων στον πυρήνα. Ο ατομικός αριθμός είναι η "ταυτότητα" του στοιχείου, ενώ ο μαζικός αριθμός μπορεί να διαφέρει για τα ισότοπα του ίδιου στοιχείου (που έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων).
