Atomnummeret ble innført av den russiske kjemikeren Dmitrij Mendelejev da han satte opp det første utkastet til periodesystemet i 1869. Opprinnelig var atomnummeret ganske enkelt grunnstoffets løpenummer i tabellen, som var ordnet etter atomvekt. Det ble imidlertid klart at for å få tabellen til å stemme, måtte jod og tellur bytte plass slik at de kjemiske egenskapene stemte overens med «nabostoffene». I 1913 foreslo den nederlandske hobbyfysikeren Anton van den Broek at sorteringen og atomnummeret skulle bestemmes av atomets elektriske ladning, og ikke atommasse. Dette synet ble senere bekreftet av Henry Moseley som fant en sammenheng mellom atomnummeret og grunnstoffets røntgenspektrum. Dette gjorde at Moseley konkluderte med at atomnummeret har nøye sammenheng med atomkjernens beregnede elektriske ladning – det vil si antall protoner. Moseley kunne på bakgrunn av dette fastslå at den kjemiske serien lantanoidene måtte omfatte 15 grunnstoff – hverken mer eller mindre – noe som innen datidens kjemi ikke var innlysende.