在原子中，核电荷数=质子数=核外电子数。原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成，原子核所带的正电荷数即核电荷数；原子核由质子和中子构成的，每个质子带一个单位正电荷，中子不带电。
一个原子是由原子核和核外高速运动的电子所组成的。原子核又是由质子和中子（氕除外，其原子核只有质子，没有中子）组成的（不是分两层）每一个质子带一个单位正电荷，中子不显电性，有多少个质子就带多少单位正电荷，质子所带的正电荷数就叫核电荷序数。
原子是由原子核和原子核外电子构成的。而元素周期表的排布是由核电荷数为依据的，也就是说原子序数是由核电荷数决定的，所以，原子序数=核电荷数。而一般情况下，原子不显电性，呈中性。这时正电荷等于负电荷，核内质子带正电荷，一个质子带一个单位的正电荷。
这样核电荷数就等于核内质子数，核外电子带负电荷，也是一个电子带一个单位的负电荷，所以核内质子数就等于核外电子数。这样原子序数=核电荷数，核电荷数=核内质子数，核内质子数=核外电子数，等量代换就可以得到“原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数”。