Atomradien är ett storleksmått för atomerna i ett specifikt element. Det indikerar avståndet mellan kärnan i en atom och ytterkanten av dess elektroner, eller avståndet mellan två atomkärnor. En atom har inte en fast struktur, så dess atomradie mäts genom att dela avståndet mellan kärnorna av berörande atomer på mitten. Radien kan vara olika för samma atom beroende på om den är bunden eller bara bredvid en annan atom. Atomstorleken minskar ytterligare längs varje rad i det periodiska systemet när man räknar med alkalimetaller till ädelgaser och ökar nedåt i kolumner.
Ett atomradiustabell skiljer sig strukturellt från det klassiska periodiska systemet för grundämnen. Helium har den minsta radien, medan väte, det lättaste grundämnet, är sjätte från botten för storleksmätning, och cesium är den största atomen. Neutrala atomer varierar i storlek från 0.3 till 3 ångström, och atomer och joner med en elektron kan mätas med hjälp av Bohr-radien, bestäms av omloppsbanan för elektronen med lägst energi i atomen.
Radien för kovalent bundna atomer skiljer sig från radien för beröring av atomer. Atomer som är bundna delar elektroner, och radierna för tätt packade atomer, till exempel i en metallisk struktur, är annorlunda än om atomerna bara sitter bredvid varandra. Van der Waals-radien används för atomer som hålls samman av svaga attraktioner och inte hålls samman i en molekyl. Att lägga till elektroner till en atom ändrar dess atomradie, så jonradien kan variera beroende på hur många elektroner som kretsar runt en jon.
Atomradius bygger på principen att atomer är sfärer. Detta är inte exakt fallet, och sfärmodellen är bara en ungefärlig representation. Idén med sfäriska atomer hjälper till att förklara och förutsäga hur täta vätskor och fasta ämnen är, hur atomer är ordnade i kristaller och att beräkna molekylform och storlek. Atomer ökar i radie nedför raderna i det periodiska systemet, men ökar i storlek dramatiskt mellan ädelgaser i slutet av raden, eller perioden, och alkalimetallen som börjar på nästa rad. Detta koncept har använts i utvecklingen av kvantteorin och är logiskt i förhållande till elektronskalteorin, som förklarar hur många elektroner som kan finnas i en viss bana.