Masa total de un átomo. Aunque en sentido estricto la masa atómica es la suma de las masas de la totalidad de las partículas elementales presentes en un átomo, protones, neutrones y electrones, dado el escaso valor de la masa de estos últimos en relación con el total, se puede considerar de forma aproximada que la masa atómica corresponde al número total de protones y neutrones presentes en el núcleo de dicho átomo. Tal como se ha explicado en el apartado correspondiente, un mismo elemento químico puede tener varios isótopos diferentes, cada uno de los cuales con una masa atómica distinta al variar el número de neutrones. Dentro de la notación química la masa atómica se representa con la letra A, y para definir un isótopo se indica con un superíndice situado a la izquierda del símbolo químico. A diferencia de lo que ocurre con el número atómico, aquí sí es necesario indicar el valor numérico de la masa atómica, ya que un mismo elemento químico puede tener varios isótopos de masas atómicas diferentes.

Las masas atómicas de los elementos químicos tal como se presentan en la naturaleza son los valores medios dependientes de la proporción con la que se encuentran en ésta, que es una magnitud constante en nuestro planeta aunque puede variar en la materia procedente de otros lugares del Sistema Solar o del cosmos. Un ejemplo característico es el del cloro: Este elemento químico posee dos isótopos principales, el cloro-35 (³⁵Cl) y el cloro-37 (³⁷Cl). Ambos isótopos se encuentran en la naturaleza en una proporción de aproximadamente tres a uno, por lo que la masa atómica media del cloro presente en la naturaleza equivale a 35, 5. En otros casos, como ocurre con el hidrógeno, el carbono o el oxígeno la práctica totalidad de los átomos pertenecen al isótopo principal, razón por la cual la masa atómica media coincide prácticamente con la masa atómica de este isótopo.