Η ατομική ακτίνα είναι μια μέτρηση μεγέθους για τα άτομα ενός συγκεκριμένου στοιχείου. Υποδεικνύει την απόσταση μεταξύ του πυρήνα ενός ατόμου και της εξωτερικής ακμής των ηλεκτρονίων του ή την απόσταση μεταξύ δύο ατομικών πυρήνων. Ένα άτομο δεν έχει σταθερή δομή, επομένως η ατομική του ακτίνα μετριέται διαιρώντας την απόσταση μεταξύ των πυρήνων των ατόμων που έρχονται σε επαφή με το μισό. Η ακτίνα μπορεί να είναι διαφορετική για το ίδιο άτομο ανάλογα με το εάν είναι συνδεδεμένο ή απλώς δίπλα σε άλλο άτομο. Το ατομικό μέγεθος μειώνεται περαιτέρω κατά μήκος κάθε σειράς του περιοδικού πίνακα όταν υπολογίζονται τα αλκαλικά μέταλλα σε ευγενή αέρια και αυξάνεται οι κάτω στήλες.
Ένας πίνακας ατομικής ακτίνας είναι δομικά διαφορετικός από τον κλασικό περιοδικό πίνακα στοιχείων. Το ήλιο έχει τη μικρότερη ακτίνα, ενώ το υδρογόνο, το ελαφρύτερο στοιχείο, είναι έκτο από το κάτω μέρος για μέτρηση μεγέθους και το καίσιο είναι το μεγαλύτερο άτομο. Τα ουδέτερα άτομα κυμαίνονται σε μέγεθος από 0.3 έως 3 angstroms και τα άτομα και τα ιόντα με ένα ηλεκτρόνιο μπορούν να μετρηθούν χρησιμοποιώντας την ακτίνα Bohr, που καθορίζεται από την τροχιά του ηλεκτρονίου χαμηλότερης ενέργειας στο άτομο.
Η ακτίνα των ατόμων με ομοιοπολικό δεσμό είναι διαφορετική από αυτή των ατόμων επαφής. Τα άτομα που είναι συνδεδεμένα μοιράζονται ηλεκτρόνια και οι ακτίνες των πυκνά συσκευασμένων ατόμων, όπως σε μια μεταλλική δομή, είναι διαφορετικές από ό,τι αν τα άτομα κάθονται το ένα δίπλα στο άλλο. Η ακτίνα van der Waals χρησιμοποιείται για άτομα που συγκρατούνται μεταξύ τους από ασθενείς έλξεις και δεν συγκρατούνται μεταξύ τους σε ένα μόριο. Η προσθήκη ηλεκτρονίων σε ένα άτομο αλλάζει την ατομική του ακτίνα, επομένως η ιοντική ακτίνα μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με το πόσα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω από ένα ιόν.
Η ατομική ακτίνα βασίζεται στην αρχή ότι τα άτομα είναι σφαίρες. Αυτό δεν συμβαίνει ακριβώς, και το μοντέλο σφαίρας είναι μόνο μια κατά προσέγγιση αναπαράσταση. Η ιδέα των σφαιρικών ατόμων βοηθά να εξηγήσουμε και να προβλέψουμε πόσο πυκνά είναι τα υγρά και τα στερεά, πώς τα άτομα είναι διατεταγμένα σε κρυστάλλους και στον υπολογισμό του μοριακού σχήματος και μεγέθους. Τα άτομα αυξάνονται σε ακτίνα κάτω από τις σειρές του περιοδικού πίνακα, αλλά αυξάνονται σε μέγεθος δραματικά μεταξύ των ευγενών αερίων στο τέλος της σειράς ή της περιόδου και του αλκαλιμετάλλου που αρχίζει στην επόμενη σειρά. Αυτή η έννοια έχει χρησιμοποιηθεί στην ανάπτυξη της κβαντικής θεωρίας και είναι λογική σε σχέση με τη θεωρία του κελύφους ηλεκτρονίων, η οποία εξηγεί πόσα ηλεκτρόνια μπορούν να βρίσκονται σε μια συγκεκριμένη τροχιά.