原子序数是一个原子核内质子的数量。人们按照核电荷数由小到大的顺序给元素编号，这种编号叫原子序数。元素的原子序数在数值上等于该元素原子的核电荷数。拥有同一原子序数的原子属于同一化学元素。原子序数的符号是Z。
一般原子序数被写在元素符号的左下方。 原子结构及表示方法
原子序数=核电荷数=核外电子数=质子数（在没有形成离子的情况下）。
元素符号的左下角记核电荷数[2] （即原子序数）。原子序一般会用Z表示，可能是来自原子序的德文Atomzahl。不过在1915年之前，德文Zahl（数字）用来表示元素在周期表中的编号。[3] 原子序数书写
但因为一个元素的原子序数总是确定的，因此这个值很少被这样写出来。而在同位素中标注更为常见，如同位素的表示符号。
德米特里·门捷列夫在制定他的元素周期表时发现，假如他将元素按其原子核质量来排列会出现一些不规则的情况。比如碲的原子核比碘重，但从化学性能上来说，碲明显是与氧、硫、硒一族的，而碘与氟、氯、溴是一族的，也就是说，碘要排在碲之后。1913年亨利·莫斯莱发现这个异常的解决方法是不按原子重量，而按原子核的电荷数，即原子序数来排列。[1] 元素周期表
到2007年为止，总共有118种元素被发现，其中94种是存在于地球上。
每个化学元素依其元素电中性时电子的个数（也就是原子序数）不同，会有独特的化学性质。电子的电子排布依照量子力学的原理，不同电子层的电子个数，特别是价电子的个数，是决定化学键特性的主要因素。因此元素可以定义为由许多有特定原子序数的任意原子混合而成的物质。[2]
新发现的元素一般会用其原子序来表示，到2010年为止，已经发现原子序1至118的元素。新元素的合成是用离子撞击有高原子序的靶原子，而离子和靶原子的原子序和等于要发现元素的原子序。一般而言，当原子序越大，其半衰期越短，不过可能针对特定质子数及中子数的同位素，会存在稳定岛，其半衰期会较相同原子序的元素要长一些。[1]