[[ملف:Portrait of Antoine-Henri Becquerel.jpg|تصغير|[[هنري بيكريل]]]]
يعود تاريخ الفيزياء النووية كفرع منفصل عن [[فيزياء ذرية|الفيزياء الذرية]] بعد اكتشاف [[نشاط إشعاعي|النشاط الإشعاعي]] على يد [[هنري بيكريل]] عام 1896،<ref name=brm>{{citeمرجع bookكتاب
|titleالعنوان=Nuclear and Particle Physics
|authorالمؤلف=B. R. Martin
|publisherالناشر=John Wiley & Sons, Ltd.
|yearالسنة=2006
|isbn=0-470-01999-9
}}</ref> خلال استقصائه ل[[فسفورية]] أملاح ال[[يورانيوم]].<ref>{{cite journal
|authorالمؤلف=Henri Becquerel
|titleالعنوان =Sur les radiations émises par phosphorescence
}}</ref> أعطى اكتشاف ال[[إلكترون]] على يد [[جوزيف جون طومسون|طومسون]]<ref>{{cite journal|last1الأخير1=Thomson|firstالأول=Joseph John|titleالعنوان=Cathode Rays|yearالسنة=1897|journal= Proceedings of the Royal Institution of Great Britain|volume=XV|pagesالصفحات=419–432|urlالمسار=https://archive.org/stream/proceedings15roya#page/418/mode/2up|publisherالناشر=[[الجمعية الملكية]]}}</ref> أول مؤشر على أن للذرة هيكلا داخليا. ففي مطلع القرن 20 كان النموذج المقبول للذرة من طومسون الذي كانت عنده الذرة عباره عن كرة من الشحنات الموجبة مغروس بداخلها إلكترونات سالبة. وفي مطلع القرن العشرين اكتشف الفيزيائيون أيضا ثلاثة أنواع من [[الإشعاعات]] تصدر من بعض [[نظير|نظائر]] [[ذرة|الذرات]]، وهي: [[أشعة ألفا]] و[[أشعة بيتا]]، و[[أشعة غاما]]. في الأعوام 1911 - 1914 أجريت عدة تجارب من قبل [[ليز مايتنر]]، و[[أوتو هان]]، و[[جيمس تشادويك]] فمن خلالها تم اكتشاف أن أشعة بيتا عبارة عن [[إلكترون]]ات وترافقها [[أشعة إكس]]. ولكن مجموع طاقة الإلكترون والأشعة السينية لم تعادل الطاقة المفقودة من النواة الذرية عن طريق [[تحلل بيتا]]. وكانت هذه مشكلة بالنسبة للفيزياء النووية في ذلك الوقت. ثم تبيّن فيما بعد وجود [[جسيم أولي]] آخر غير مرئي وهو [[نيوترينو]] يقوم بحمل تلك الطاقة الناقصة.
صاغ [[ألبرت اينشتاين]] عام 1905 قانون [[تكافؤ المادة والطاقة]] عند صياغته [[النسبية الخاصة|للنسبية الخاصة]]، وتبين بعد ذلك أن الاتحاد بين مكونات النواة من بروتونات ونيوترونات يعمل على تخفيض [[كتلة]] النواة بسبب [[طاقة الارتباط|الترابط]] بينهم، ويسمى ذلك الفقد في الطاقة [[نقص الكتلة]]، وتخرج تلك الطاقة "الناقصة" من النواة في هيئة إشعاع من [[أشعة غاما]].