Atomismi, termi, jota käytetään teorioista, joiden mukaan aineen perimmäisinä komponentteina ovat pienet jakamattomat hiukkaset. Kreikkalainen termi atomon, jota eräät antiikin filosofit käyttivät kuvaamaan näitä perimmäisiä komponentteja, tarkoittaa ’leikkaamatonta’ tai ’jakamatonta’. Muinaisen filosofian teorioilla, jotka kuuluvat yleisnimityksen ”atomismi” alle, on tiettyjä yhteisiä piirteitä: kaikkien mukaan näitä mikroskooppisia hiukkastyyppisiä kokonaisuuksia (atomia, atomeja) on ääretön määrä maailmankaikkeuden fyysisinä asukkaina; nämä atomit liikkuvat tyhjässä avaruudessa, eikä avaruudella itsellään ole rajoja eikä erillisiä paikkoja sen sisällä; atomeja on erilaisia lajikkeita, jotka eroavat toisistaan muodoltaan toisistaan, ja niillä on tietyt perustavanlaatuiset ominaispiirteensä, kuten jähmettyminen, vastustuskykyisyys, rakenne, rakenne ja mahdollisesti paino. Atomin luontaiset ominaisuudet eivät koskaan muutu, mutta kun atomit kerääntyvät yhteen muodostaakseen suurempia kappaleita (joko useiden saman lajin atomien kokoelmia tai erilaisia atomeja), niiden luontaiset tai ensisijaiset ominaisuudet aiheuttavat muita toissijaisia vaikutuksia, jotka ovat suurempien kappaleiden ominaisuuksia, kuten värin, maun ja tuoksun (joita voisimme kutsua toissijaisiksi ominaisuuksiksi). Nämä johdannaisvaikutukset voivat muuttua, kun atomien sijoittelu kappaleessa tai kappaleiden kokoelmassa muuttuu, vaikka itse atomit eivät saa tai menetä mitään omia ominaisuuksiaan.

Leukippos ja Demokritos varhaiskaudella sekä Epikuros ja hänen seuraajansa hellenistisellä kaudella (mukaan lukien roomalaisen runoilijan Lucretiuksen teokset) ovat ensisijaisia ehdokkaita nimitykselle ”atomistit”. Kukaan heistä ei esittänyt tai puolustanut atomihypoteesia fysiikan kokeellisten tutkimusten avulla, ja kaikkien heidän esittämiensä atomien oletettiin olevan liian pieniä, jotta niitä voitaisiin nähdä, eikä niitä näin ollen voitu havaita havainnoimalla sen enempää tuolloin kuin nykyäänkään. Kaikkien atomististen teorioiden taustalla olivat teoreettiset kysymykset, kuten metafyysiset arvoitukset todellisuuden luonteesta ja sen pysyvyydestä sekä kysymykset siitä, muuttuvatko asiat todella ja miten voimme tietää sen. Joidenkin taustalla olivat myös matematiikan ja logiikan arvoitukset, kuten Zenonin arvoitukset jaettavuudesta.

Koska nämä arvoitukset johtuvat muiden filosofien esiin nostamista vaikeuksista, atomistiset teoriat on asetettava niiden yhteyteen. Varhaisia atomisteja Leukipposta ja Demokritosta voidaan käsitellä ryhmänä, koska on vaikea erottaa toisistaan sitä, mitä kumpikin erikseen on saattanut vaikuttaa siihen, mitä on alettu pitää yhteisenä yrityksenä. Kronologisesti he sijoittuvat aivan presokraattisen filosofian loppupäähän. Demokritoksen työelämä osuu itse asiassa yksiin Sokrateen työelämän kanssa. Häntä pidetään ”presokraattisena”, koska hän vastaa ensisijaisesti edeltäjilleen, ainakin fysiikkaa koskevassa työssään. Metafysiikan alalla varhaisten atomistien päähuomio näyttää olleen Parmenideen esittämien moninaisuuden ja muutoksen vastaisten argumenttien torjuminen, joita muut ajattelijat, kuten Zenon Elealainen ja Melissos, vahvistivat. Ainakin joidenkin Zenonin surullisenkuuluisien paradoksien tarkoituksena näyttää olevan osoittaa, että jakaminen osiin on loogisesti mahdotonta, olipa jakamisen tarkoitus sitten päätyä äärelliseen määrään erillisiä osia tai loputtomaan hienompien jakojen ja alajakojen sarjaan. Leukippos ja Demokritos vastaavat siihen ehdottamalla äärellisiä erillisiä osia, jotka ovat itsessään kiinteää ainetta ja leikkaamattomia, mutta joita erottaa toisistaan tyhjän tilan tai olemattomuuden osat.

Tämä jälkimmäinen ehdotus, jossa väitetään, että on olemassa ”ei mitään” tai ”se, mitä ei ole” – ja että tämä ”ei mitään” vie tilaa asioiden välissä – oli kaikkein kiistanalaisin. Tällainen näennäinen hölynpöly on vastoin Parmenideen perustavaa laatua olevia väitteitä (joiden mukaan vain se, mikä on jotakin, voi sisältyä loogisesti mahdollisen maailman sisältöön). Atomistit väittävät päinvastoin rohkeasti, että maailma sisältää sitä, mikä on jotakin, ja sitä, mikä ei ole mitään, ja osan tilasta, joka on jotakin olevien asioiden välissä, miehittää se, mikä ei ole mitään. Tämä tarkoittaa, että kappaleet voidaan erottaa toisistaan erottamalla ne toisistaan, joten todellisuudessa voi olla useampia kuin yksi asia, vaikka kaikki kappaleet olisivatkin samasta aineesta.

Esitys tyhjästä tilasta ratkaisee myös toisen arvoituksen, nimittäin Melissoksen väitteen, jonka mukaan liike on mahdotonta, koska kappaleet tarvitsisivat tyhjää tilaa, jossa ne voisivat liikkua. Esittämällä tyhjyyden atomistit tekevät tilaa atomien liikkeelle sen sisällä ja selittävät siten muutokset asioiden makroskooppisessa ulkonäössä. Koska atomien järjestelyt ja kokoelmat muodostavat havaittavissa olevan ulkonäön, kun taas atomit itsessään ovat liian pieniä nähdäksemme, vain asioiden ulkonäkö muuttuu. Se, mikä on niiden alla, ei muutu: itse atomit eivät koskaan muuta muotoaan tai luontaisia piirteitään. Näin atomistit kiistävät, että mikään todellinen olisi lakannut olemasta, sillä asioiden konglomeraatioiden luomat vaikutelmat ovat pelkkiä näkyjä, eivät todellisia osia todellisuudesta. Tällainen pakotie muutosongelmilta ja siitä seuraava erottelu asioiden ensisijaisten ja toissijaisten ominaisuuksien välillä motivoi Demokritoksen teoksissa näkyvästi esiintyvää skeptistä suhtautumista aisteihin.

Hellenistisellä kaudella epikurolainen filosofia puoltaa atomismia samankaltaisella linjalla. Kehitystä on havaittavissa käsityksessä tyhjyydestä (joka nyt luultavasti kuvitellaan puhtaaksi laajuudeksi, joka voi olla miehitetty tai miehittämätön, sen sijaan että se olisi paikka, jota ”ei mikään” miehittää) ja ajatuksessa, jonka mukaan atomit itsessään sisältävät ”minimaalisia osia”: Vaikka atomi on pieni, sillä on jonkinlainen koko, ja voimme ajatella, että sillä on reuna ja keskikohta, vasen ja oikea puoli; näitä osia ei ainoastaan voi fyysisesti leikata toisistaan irti, vaan niillä on myös rajallinen koko: tässäkin on raja sille, kuinka pitkälle voimme jakaa suuruuden mielessämme, ja tuloksena on oltava rajallinen määrä rajallisen kokoisia osia. Nämä ja muut atomismin epikurolaisen version piirteet saivat alkunsa Aristoteleen ja Diodoros Kronoksen ajasta, avaruudesta ja äärettömistä tehtävistä tekemistä töistä.

Epikuros vetosi atomiteoriaan myös monilla muilla aloilla kuin fysiikassa ja metafysiikassa tiukasti ymmärrettynä. Havainto, ajattelu, unet ja muut psykologiset ilmiöt, uskonnollinen usko, tahdonvapaus ja kausaalisuus yleensä ovat kaikki selitettävissä viittaamalla yleisesti materialistiseen näkemykseen, jossa mahdollisuudet määritellään sen perusteella, mitä voidaan olettaa tapahtuvan pienille kappaleille, jotka putoavat sattumanvaraisesti tyhjän avaruuden äärettömässä universumissa. Tämän näkemyksen helpoimmin lähestyttävän ja systemaattisimman selvityksen, joka on säilynyt ehjänä meidän luettavaksemme kokonaisuutena, tarjoaa (missionaarisella innolla) Lucretius teoksessaan De rerum natura.