Atomnummeret er identisk med antall protoner i atomets kjerne (må ikke forveksles med massetall som er det totale antall protoner og nøytroner i kjernen). Antall nøytroner i kjernen kan variere (isotoper), mens antall protoner er unikt for hvert grunnstoff. Dersom et atom mister eller får tilført protoner, går det over til å bli et annet grunnstoff. Ved radioaktiv nedbrytning (for eksempel alfahenfall eller spontan fisjon) vil antall protoner reduseres i kjernen og resultere i et eller flere lettere grunnstoff.