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X射線的發現促進了電子的發現。電子的發現可以說是40年陰極射線研究的直接結果，也最終讓我們發現了陰極射線的本質。

什么是陰極射線？德國和英國物理學家就這個問題發生了激烈的爭論。赫茲在1892年聲稱，陰極射線不能是粒子，而只能是以太波。所有德國物理學家都同意這一觀點。但以克魯克斯為代表的英國物理學家堅持認為陰極射線是一種帶電粒子流。1895年，法國物理學家佩蘭通過將陰極射線進入法拉第籠（屏幕）的實驗，支持了陰極射線是帶負電粒子流的觀點，但他認為這種粒子是氣體離子。

1897年，英國物理學家湯姆遜在佩蘭工作的基礎上，吸取射線研究成果，對陰極射線進行了定性和定量的研究。當時，有人反駁佩蘭的實驗，認為他沒有提供從陰極發出的帶負電的微粒同陰極射線路徑相同的證據，湯姆遜也認為佩蘭的實驗給以太說留下了漏洞。于是設計了一個巧妙的實驗裝置，證明陰極射線在電場和磁場作用下同帶負電的粒子路徑相同，這無可辯駁地證明了陰極射線是負電荷粒子組成的。

湯姆遜通過陰極射線在磁場和電場中的偏轉，從而得出陰極射線粒子的質量與電荷的比值（m/e，即荷質比的倒數），其數值大約是氫離子的千分之一。同時，他還觀察到，陰極射線粒子的荷質比是不變的，無論是改變放電管中氣體的成分還是改變陰極材料。這表明來自不同物質的陰極射線粒子是相同的。根據這些事實，結合勒納德的實驗，湯姆遜得出結論，陰極射線粒子比原子小，認為這些粒子必然是建造所有化學元素的物質，即所有化學原子的共同組成部分。

雖然湯姆遜得出的結論有充分的基礎，但這畢竟是一個推論，因為陰極射線粒子的質荷比是氫離子的千分之一還有兩種可能，可能電荷（e）很大，也可能質量（m）很小。為了獲得更直接的證據，湯姆遜和他的學生在1898年用云霧法測量陰極射線粒子的電荷與電解中氫離子帶來的電荷相同，這直接證明了陰極射線粒子的質量只有氫離子的千分之一。他把這種構成一切原子的粒子叫做微粒，后來改名為電子（這個名詞是由愛爾蘭物理學家斯托尼于1891年提出的，當時只用于表示電荷的最小單位基元）。早在1874年，斯托尼就根據法拉第電解定律提出了基元電荷的概念，并計算出其值為3×10-11**靜電單元。

湯姆遜的研究成果在1897年4月底的第一次公開報告中公布，可能由于太新穎，它的重要性并沒有立即被人們所認識。但在很短時間內也引發了強烈的反響，他領導的卡文迪許實驗室自此成為世界上最引人注目的物理實驗中心。

2000多年來原子被認為是所有物質的不可分割的基元的傳統觀念自此被打破，向原子內部進攻和“分裂原子”也成為了世紀交替時期科學領域中振奮人心的口號。

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