Thomson raciocinou da seguinte maneira: elétrons podem ser retirados de um átomo deixando um íon positivo que tem massa bem maior que um elétron. Talvez, portanto, cada átomo seja composto de uma parte positiva grande e pesada mais uma quantidade de elétrons menores e mais leves. Especificamente, o modelo do átomo de Thomson era uma esfera de carga elétrica positiva na qual estavam contidos alguns elétrons.
O modelo atômico de Rutherford, também conhecido como modelo planetário do átomo, é uma teoria sobre a estrutura do átomo proposta pelo físico neozelandês Ernest Rutherford, e está intimamente relacionado à experiência de Rutherford. Segundo esta teoria, o átomo teria um núcleo positivo, que seria muito pequeno em relação ao todo mas teria grande massa e, ao redor deste, os elétrons, que descreveriam órbitas elicoidais em altas velocidades, para não serem atraídos e caírem sobre o núcleo.
A falha do modelo de Rutherford é mostrada pela teoria do electromagnetismo, de que toda partícula com carga elétrica submetida a uma aceleração origina a emissão de uma onda electromagnética. O elétron em seu movimento orbital está submetido a uma aceleração centrípeta e, portanto, emitirá energia na forma de onda eletromagnética. Essa emissão, pelo Princípio da conservação da energia, faria com que o elétron perdesse energia cinética e potencial, caindo progressivamente sobre o núcleo, fato que não ocorre na prática. Esta falha foi corrigida pelo Modelo atômico de Bohr.
