通過類比，尼·玻爾等人於1936年首先提出了原子核的液滴模型理論：把原子核看作密度均勻、不可壓縮的帶電液滴；液滴的形狀以球形為平衡位置在不停地作振動；每個核子看成液滴中的分子，它們可以比較自由地在核液滴中運動。液滴模型雖然比較簡單，但對於人們已經認識到的原子核的一些性質，運用這種模型能夠比較好地給予解釋。比如，核力的飽和性、原子核密度的均勻性等。尤為突出的，利用液滴模型能夠成功地解釋原子核的裂變現象。
當中子擊中原子核時，中子被原子核吸收，變成了原子核的一員，形成一個複合體，通常叫做複合核。另外，由於原子核吸收了中子的能量，使得複合核處於一種能量比較高的激發狀態。在複合核內，各核子相互撞擊，彼此交換能量，整體處於振蕩狀態，導致複合核的形狀發生變化。在這種情形下，除了核力外，起重要作用的還存在兩種作用力：一個是複合核表麵的張力，它的作用力圖使改變了的形狀恢複原樣，保持一個球形；另一個便是質子間的庫侖斥力，它使複合核的形狀改變增大，對於拉長的橢球會變得更長，最終核力難以維持住整體形狀，分裂成兩部分，產生原子核的裂變（圖5-19）。
對於α衰變、β衰變現象，運用液滴模型也能夠得到滿意的說明。
單個核子組成原子核時，要向外釋放一定的能量，這種能量稱為結合能。1935年，物理學家魏紮克根據液滴模型建立了計算結合能的公式。對於任一個原子核，利用這個公式計算出的結合能數值與實驗結果符合得相當好，從而對液滴模型理論是一個非常有力地支持。
原子核液滴模型是曆史上第一個具有代表性的原子核結構模型，它頗為簡而明地描述了核反應機製的圖像，至今還有著重要的意義。當然，這種模型也存在不足之處，對於原子核內各個核子的分布情況以及單個核子的運動規律沒有講清楚，表明模型本身還不完善，有待人們進一步去研究。
殼層模型
原子的結構模型，人們早已比較熟悉：以原子核為中心，核外電子分布在各個殼層上，各電子按照一定規律，由內向外依次填充各殼層，各殼層填充電子數最多依次為2、8、8、18、18、32……當各殼層填充的電子數達到這些數目時，元素便表現出一些特殊的性質。比如，這些元素非常穩定，化學性質呈現出惰性等。原子的這種殼層結構成功地解釋了元素物理和化學性質呈現出的周期性變化情況。
從大量有關原子核的實驗信息中，人們認識到，在原子核內部，各核子的空間分布也表現出某種殼層結構，與原子的情況有許多類似之處。這並不是什麼偶然的巧合，因為電子與核子屬於同一類粒子，稱為費米子；它們在原子內或原子核內的空間分布遵從一些相同的基本規律。
另外，在原子核內存在許多令人費解的現象。當原子核內的質子或中子數為2、8、20、50、82……時，原子核表現一些非常奇特的性質。起初，人們並不了解這些數字有什麼特別的含義，便給它們起了個非常含蓄的名字，叫做“幻數”。主要表現有：
（1）當原子核中的質子數或中子數為幻數時，原子核表現出非常穩定的性態。
（2）在元素周期表中，質子數、中子數或兩者為幻數的一些核素，比它相鄰的核素在自然界的含量豐富得多。比如，42He、168O、4020Ca、20882Pb……
（3）原子核中，質子數為幻數的元素，比元素周期表中鄰近的元素具有更多的穩定的同位素。例如，鎳有5種穩定的同位素，而與它相鄰的元素也隻有1種或2種；鈣有6種穩定的同位素，相鄰的僅有2種或3種；更引人矚目的是錫（11850Sn），穩定的同位素竟有10種，是自然界中屬穩定同位素最多的一種元素。
（4）原子核的質量數A為奇數，而核中中子數為偶數時，一般情況下，這種原子核隻對應一種穩定的核素；但是，若中子數為幻數時，情況則不同了，對應著兩個相鄰的穩定核素，如3919K、8737Rb……
對於這些奇妙的現象，運用液滴模型理論無法解釋。幻數的存在，反映出原子核結構的一些重要特征。在原子結構中，當核外某殼層的電子數為2、8、18、32……時，殼層為閉合殼層。在這種情況下，要想從原子中取出一個電子或放入一個電子都是困難的，這時的原子最穩定。與原子情況相類比，美國物理學家邁耶爾和德國著名原子核物理學家簡森（1907—1973年）於1949年提出了原子核的殼層模型。