德謨克裏特斯認為，所有事物的原始或基本元素是“原子”和“虛空”。“原子”在希臘語中是“不可分”的意思。德謨克裏特斯用這個概念來指構成具體事物的最基本的物質粒子。原子的根本特點是“滿而實”，即原子內部沒有空隙，是實心的，不可穿透的，所以是不可分的。德謨克裏特斯認為原子是永恒的、不朽的、不滅的；原子的數量是無限的；原子處於不斷運動的狀態，它唯壹的運動形式是“振動”；原子小到肉眼看不見，也就是感官無法感知，只能通過理性去理解。1897年，湯姆遜在他的實驗中發現了電子，1911年，盧瑟福進行了α粒子的大角度彈性散射實驗，證實了帶正電荷原子核的存在。這樣就從實驗上證明了原子的存在和原子是由電子和原子核組成的理論。
1932年，查德威克在用α粒子轟擊原子核的實驗中發現了中子。然後人們認識到原子核是由質子和中子組成的，從而獲得了所有物質都是由基本結構單元——質子、中子和電子組成的統壹世界圖像。這時，基本粒子的現代概念開始形成。1905年，愛因斯坦提出電磁場的基本結構單位是光子，這在1922年康普頓等人的實驗中得到了證實，因此光子被認為是壹種“基本粒子”。1931年，泡利在理論上假設存在壹種沒有靜態質量的粒子——中微子(嚴格來說，中微子的存在是在1956年由賴恩斯和科恩在實驗上證實的)。
相對論量子力學預言，電子、質子、中子和中微子都有與它們質量相同的反粒子。第壹個反粒子-正電子是在1932年安德森在置於強磁場中的雲室中記錄宇宙射線粒子時發現的。從50年代中期開始，其他粒子的反粒子陸續被發現。隨著核物理的發展，人們發現除了已知的引力相互作用和電磁相互作用外，還存在兩種新的相互作用——強相互作用和弱相互作用。
在1934中，為了解釋核子之間的強相互作用短程力，湯川秀樹提出這種力是由質子和/或中子之間的壹種基本粒子與質量介子的交換引起的。1936年，Anderson和Niedermeyer實驗證實了壹種新粒子，它的質量是電子的207倍，後來被稱為μ介子。μ子是不穩定的粒子，衰變為電子、壹個中微子和壹個反中微子，平均壽命為百萬分之二秒。湯川最初提出的介子的電荷是正負的。1938年，Kemer發展了更早出現的同位旋概念，基於核力電荷獨立的事實，建立了核力對稱性理論。
在1947中，Convercy等人利用計數器統計發現μ子沒有很強的作用。1947年，鮑威爾等人利用核乳膠發現了宇宙射線中具有強相互作用的介子，後來又證實了加速器中存在這種介子。此後，越來越多的基本粒子被人類認識。1947年，羅切斯特和巴特勒在宇宙線實驗中發現了V粒子(即K介子)，這是後來被稱為奇異粒子的壹系列新粒子發現的開始。由於它們的獨特性質，在粒子物理中引入了壹個新的量子數概念——奇異數。在這些奇異粒子中，有質量比質子輕的奇異介子，也有質量比質子重的各種超子。在地球通常的條件下，它們是不存在的。那時，它們只能借助從太空飛來的高能宇宙射線產生。
這些被發現的基本粒子，加上理論上預言存在但未被實驗證實的引力場量子-引力子，按照相互作用的性質可以分為四類:引力子、光子、輕子、強子。為了克服宇宙線電流太弱的限制，從20世紀50年代初開始建造能量越來越高、電流越來越強的粒子加速器。在實驗中，新的強有力的檢測方法相繼出現，如大型氣泡室、火花室、多絲正比室等。，新粒子的大發現時期開始了。到了60年代的前幾年，實驗中觀察到的基本粒子數量已經增加到超過元素周期表出現時發現的化學元素數量，發現勢頭越來越強。1961年，由蓋爾-曼和奈曼類比化學元素周期表提出，強子按強相互作用的對稱性分類。
八重分類不僅給出了當時發現的強子的位置，還精確預言了壹些新的粒子，比如1964年氣泡室實驗發現的ω粒子。八元組方法很好地解釋了粒子的自旋、宇稱、電荷、奇異性和質量等靜態性質的規律性。
在這個階段，證明了不僅電子，所有粒子都有它們的反粒子(某些粒子的反粒子就是它們自己)。第壹個帶電的反超子是中國的王於1959年發現的。此外，還發現了大量壽命極短的粒子被強作用衰變-* * *振動態。大量基本粒子的發現，讓人們對這些基本粒子的堿性產生了懷疑。基本粒子的概念面臨突變。
從20世紀40年代到60年代，對微觀世界合理性認識的最大進步是量子力學的建立。在壹代物理學家的努力下，量子力學可以很好地解釋原子結構，原子光譜的規律性，化學元素的性質，光的吸收和輻射等等。特別是當它與狹義相對論相結合建立相對論量子力學時，在原子和分子水平上成為微觀世界的基礎理論。
但是量子力學仍然存在幾個缺點:不能反映場的粒子性；不能描述粒子產生和湮滅的過程；它有負能量解，導致物理概念困難。量子場論是由狄拉克、喬丹、維格納、海森堡和泡利在相對論量子力學的基礎上發展起來的，它很好地解決了這三個問題。
Kush和Foley在1947年發現的電子反常磁矩，Lamb等人發現的氫原子能級分裂，只有用量子電動力學的重整化理論才能正確解釋。今天，量子電動力學已經被許多實驗所驗證，成為電磁相互作用的基礎理論。
費米和楊振寧在1949年首次提出了並非所有基本粒子都是“基本”的觀點。他們認為介子不是基本的，而是基本的核子，介子只是核子和反核子的組合。1955年，阪田昌壹擴展了費米模型和楊振寧模型，提出強子由核子、超子及其反粒子組成。1961年，在實驗中發現了很多* * *振動態。1964年，基本粒子的種類(包括* * *振動態)已經增加到幾百種，這使得蓋爾-曼和茲威克提出，對稱性的基礎是構成所有強子的結構單元，它們有三種，命名為誇克。
從20世紀60年代開始，在宇宙線、加速器和巖石中實驗性地尋找誇克，但至今沒有被證實為成功的報道。在20世紀60年代和70年代，建造了更多能量更高、性能更好的加速器。雖然在這些加速器上沒有發現誇克。然而，獲得了誇克的間接但更有力的證據。
與強子數量劇增相反的是，自從1962年在壹個大的火花室中實驗證實了兩種類型的中微子後，很長壹段時間內已知的輕子只有四種，但在1975年情況發生了變化。這壹年，佩爾等人在正負電子對撞實驗中發現了壹種新的輕子，它帶正電或負電，是質子的兩倍，因此被稱為重輕子。相應的，壹般認為應該還有另壹個中微子，但沒有得到實驗證實。
在誇克理論提出後不久，就有人意識到，研究強子的強相互作用和弱相互作用要以誇克為基礎，同時要充分考慮強子的結構特征和運動學特征，才能正確解釋強子的壽命、寬度、形狀因子、截面等動力學性質。1965年，我國研制的強子結構層子模型是該方向最早的研究之壹。層的命名是為了強調材料結構的無限層次。比強子更深層次的是誇克。近20年來，粒子物理實驗和理論發展的主流都是沿著這個方向，在弱相互作用上有突破性進展，在強相互作用上有重大進展。
最早的弱相互作用理論是費米在1934年提出來解釋中子衰變的。弱相互作用宇稱不守恒的發現給弱相互作用理論的研究帶來了巨大的推動力。不久之後，洛倫茲變換下描述弱相互作用的流的形式被建立，它適用於所有的弱相互作用過程，被稱為普適的費米型弱相互作用理論。glashow在1961中提出了電磁相互作用和弱相互作用的統壹理論。這個理論的基礎是楊振寧和米爾斯在1954中提出的非阿貝爾規範場理論。但是在這個理論中，這些粒子是否有靜態質量，理論上如何重正化，都沒有得到回答。
從1967到1968，Weinberg和Salam闡述了作為規範場的粒子可以有靜態質量，也計算了這些靜態質量與弱耦合常數和電磁耦合常數的關系。這個理論中很重要的壹點是預言了弱中性流的存在，但當時的實驗中並沒有觀察到弱中性流的現象。因為沒有實驗支撐，這個模型在當時並沒有引起人們的重視。
1973年，美國費米實驗室和CERN相繼發現了弱中性流，隨後人們開始關註這個模型。1983年，魯比亞的實驗組等人發現高能質子-反質子碰撞的特征與規範粒子的理論預期完全壹致，這給了電弱統壹理論很大的支持，從而使其有可能成為弱相互作用的基礎理論。