وفي نموذج نواة الذرة وضع رذرفورد نظرية تنص على أن الذرات مبنية على نسق النظام الشمسي، أي يوجد في مركز الذرَّة جزء ثقيل يُسمّى النواة، وحولها تدور جسيمات ذات شحنة كهربائية سالبة تسمى الإلكترونات، تشكل الجزء الخارجي من الذرة التي تتألف في معظمها من فراغ خاو. وفي عام 1913م دمج نيلز بور نموذج الذرة الذي وضعه رذرفورد مع نظرية الكم في نظريته عن التركيب الذري. بور، نيلز.
وفي عام 1902م نشر رذرفورد والكيميائي البريطاني فريدريك سودي اكتشافهما التحول الذري. وأثبتت ملاحظاتهما أن العناصر المشعة تطلق جسيمات ذات شحنات كهربائية تعرف بجسيمات ألفا وبيتا. وتؤدِّي هذه العملية إلى تحويل الذرة الأم (الأصلية) إلى ذرَّة وليدة، ونظرًا للتغيُّرات التي طرأت عليها، تتحوَّل هذه الذرة الجديدة إلى ذرة عنصر كيميائي مختلف. ونال رذرفورد جائزة نوبل في الكيمياء عن هذا الاكتشاف عام 1908م. أنتج رذرفورد عام 1917م أول انحلال ذري مُخلَّق صناعيًا؛ عندما قذف ذرات النيتروجين بجسيمات ألفا فنتج عن ذلك انطلاق البروتونات من نواتها، وهي جسيمات ذات شحنة موجبة.
ولد رذرفورد في نلسون بنيوزيلندا، وعمل بالتدريس في جامعات مونتريال ومانشستر وكمبردج. وفي عام 1903م انتخب عضوًا في
الجمعية الملكية، وألف بضعة كتب منها المواد المشعة وإشعاعاتها (1913م). وفي عام 1931م منح لقب بارون رذرفورد أوف نلسون.