Атомний радіус — це умовна «розмір» атома, відстань від ядра до зовнішніх електронів. Чому «умовна»? Тому що атом не має чіткої межі — електронна хмара теоретично простягається до нескінченності, лише поступово слабшаючи. На практиці використовують кілька визначень: ковалентний радіус (половина відстані між ядрами двох з'єднаних атомів), ван-дер-ваальсів радіус (для незв'язаних атомів) та металічний радіус. Вимірюють атомний радіус у пікометрах (пм) — це 10⁻¹² метра, тобто тріліонна частина метра.
Атомний радіус змінюється в періодичній таблиці за чіткими закономірностями. У межах періоду (зліва направо) радіус зменшується: заряд ядра зростає, притягуючи електрони сильніше, а нові електрони додаються на той самий рівень. Наприклад, у третьому періоді Натрій має радіус 186 пм, а Хлор — лише 99 пм. У межах групи (зверху вниз) радіус збільшується: додаються нові електронні рівні, і зовнішні електрони все далі від ядра. Літій — 152 пм, а Цезій — вже 265 пм, майже вдвічі більший.
Знання атомного радіуса має практичне значення. Від розміру атомів залежить, як вони з'єднуються у молекули, які кристалічні структури утворюють, як дифундують через матеріали. Маленькі атоми (Водень, Гелій) легко проникають крізь мікроскопічні щілини — тому Гелій «витікає» навіть з латексних кульок. Найменший атом — Гелій (31 пм), найбільший — Цезій (265 пм). Цікаво, що позитивні іони завжди менші за нейтральний атом (втратили електрон — стиснулися), а негативні — більші (додали електрон — розширилися).