1903年，
汤姆森在发现电子的基础上提出了原子结构的“葡萄干布丁”模型，开始涉及原子内部结构。由于存在电子，但整个原子不显电性，汤姆森认为正电荷均匀分布在原子中，而电子镶嵌在原子上。
①在汤姆森之前，
道尔顿的学说认为原子是一个不可再分的实心球，但汤姆森发现原子中存在电子，因此他在道尔顿的模型上作出改进，他认为原子还是一个实心球体，
正电荷和
负电荷就象葡萄干一样嵌在这个球上，成为一个“葡萄干布丁”模型。
②汤姆森猜测原子中一定还有带正电的物质，并由此提出新的原子模型：原子呈圆球状充斥着正电荷，而带负电荷的电子则像一粒粒葡萄干一样镶嵌其中。由于“布丁”和“葡萄干”所带的电荷正好保持一个平衡，所以整体呈电中性。这就是原子的“葡萄干布丁”模型。
汤姆森通过给真空状态下的
阴极射线管加磁场，发现阴极射线带电，里面有比氢原子还轻1000倍的粒子，而且这种粒子在电磁场中会发生偏转。不光是氢原子，其他原子产生的阴极射线都有相同的性质，所以汤姆森认为阴极射线是由很轻且带电的粒子构成。由此发现了电子。