Τα γλουόνια είναι σωματίδια που διαμεσολαβούν τη δύναμη που υπάρχουν σε κάθε ατομικό πυρήνα, συγκρατώντας τον ενωμένο. Μεσολαβούν στην ισχυρή πυρηνική δύναμη, η οποία είναι η ισχυρότερη από τις τέσσερις δυνάμεις της φύσης, 137 φορές ισχυρότερη από τον ηλεκτρομαγνητισμό και περίπου 1.6 x 1039 φορές ισχυρότερη από τη βαρύτητα, την πιο αδύναμη δύναμη. Ο περιορισμός του είναι ότι λειτουργεί μόνο σε εξαιρετικά μικρές αποστάσεις, της κλίμακας του ατομικού πυρήνα. Σε αποστάσεις μεγαλύτερες από ένα φεμτόμετρο (πλάτος ενός μεσαίου μεγέθους ατομικού πυρήνα) η ισχυρή δύναμη αρχίζει να εξασθενεί.
Η ισχυρή δύναμη συγκρατεί όλη τη γνωστή ύλη στο σύμπαν εκτός από τη σκοτεινή ύλη, για την οποία δεν γνωρίζουμε σχεδόν τίποτα. Άρα ο ατομικός πυρήνας αποτελείται από έναν συνδυασμό νουκλεονίων (πρωτόνια και νετρόνια) και γκλουονίων.
Όπως ένα φωτόνιο (φως), ένα γλουόνιο δεν έχει μάζα. Αντιπροσωπεύει απλώς ένα πακέτο δύναμης. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα φωτόνια, τα γκλουόνια έχουν το δικό τους “χρώμα” – το όνομα για το φορτίο στην ισχυρή δύναμη – που σημαίνει ότι αλληλεπιδρούν με τον εαυτό τους, καθιστώντας την κβαντική χρωμοδυναμική (ισχυρή δύναμη) πιο περίπλοκη μαθηματικά από την κβαντική ηλεκτροδυναμική (ηλεκτρομαγνητισμός). Οι φυσικοί υποπτεύονται ότι μια «κολλητική μπάλα», μια συσσώρευση μόνο γκλουονίων χωρίς νουκλεόνια, μπορεί να είναι δυνατή, αλλά κανένα δεν έχει ακόμη παρατηρηθεί.
Το γλουόνιο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1979 στο πείραμα TASSO στο Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) στη Γερμανία. Σε τυπικές συγκρούσεις μεταξύ ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων (αντι-ηλεκτρόνια) και ειδικότερα επιταχυντές, δημιουργούνται ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ, εκπέμποντας δύο διακριτούς πίδακες σωματιδίων που μπορούν να παρατηρηθούν στον θάλαμο του νέφους. Αλλά σε αρκετά υψηλή ενέργεια, εμφανίζεται ένας τρίτος πίδακας — ο οποίος αντιπροσωπεύει τα γκλουόνια που διαφεύγουν από τον πυρήνα. Αυτό παρείχε πειραματική απόδειξη για την ύπαρξη γκλουονίων, των οποίων η ύπαρξη υποπτευόταν για λίγο.
Υπάρχουν συνολικά οκτώ διαφορετικοί τύποι γλουονίων και τρεις διαφορετικοί τύποι «χρώμα» (ισχυρό φορτίο δύναμης). Τα γλουόνια είναι υπεύθυνα για ένα ασυνήθιστο φαινόμενο που ονομάζεται «περιορισμός». Δεν μπορούν ποτέ να διαχωριστούν δύο χρωματικά φορτισμένα σωματίδια το ένα από το άλλο. Σε αντίθεση με τον ηλεκτρομαγνητισμό, όπου το φορτίο μεταξύ δύο αντικειμένων μειώνεται καθώς απομακρύνονται το ένα από το άλλο, η ισχυρή δύναμη παραμένει σταθερή και εξαιρετικά ισχυρή. Μόνο στα πιο υπέρθερμα και πυκνά περιβάλλοντα (πιθανώς στο κέντρο των πιο ογκωδών αστέρων νετρονίων και σε επιταχυντές σωματιδίων) τα γκλουόνια και τα νουκλεόνια από διαφορετικούς ατομικούς πυρήνες αλληλεπιδρούν και γίνονται αυτό που ονομάζεται πλάσμα κουάρκ, μια ελεύθερα επιπλέουσα σούπα γκλουονίων και νουκλεόνια.