Em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr (1885-1962), então com 28 anos de idade, trabalhava no laboratório do físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937), no Reino Unido. Ali, dois anos antes, experimentos de Rutherford revelaram que os átomos possuem um denso núcleo central, ao redor do qual orbitam os elétrons — uma configuração incompatível com a física clássica. 

Bohr propôs que os átomos seriam estáveis se os elétrons pudessem orbitar o núcleo apenas em certas órbitas circulares permitidas, com energias bem definidas. Esse modelo atômico foi bem-sucedido ao explicar as frequências de emissão e absorção de radiação — o chamado espectro do átomo de hidrogênio — sendo Bohr reconhecido pelo Prêmio Nobel de Física de 1922. Ainda que o modelo de Bohr não conseguisse descrever átomos mais complexos, como o hélio, nem prever as probabilidades de transição entre os níveis, seu trabalho teórico apresentou conceitos fundamentais que mais tarde seriam incorporados na teoria moderna da mecânica quântica.

Em 1920, Bohr fundou o Instituto de Física Teórica da Universidade de Copenhagen, na Dinamarca. Sob sua direção, o instituto logo se tornou o principal centro de desenvolvimento da mecânica quântica no mundo, recebendo físicos visitantes de toda Europa e Estados Unidos para discutir os avanços na teoria, incluindo nomes como Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli e Erwin Schrödinger. Não por acaso, a interpretação da mecânica quântica mais aceita pelos físicos é conhecida como interpretação de Copenhagen.

Durante a Segunda Guerra Mundial, em 1943, Bohr fugiu da perseguição da Alemanha nazista para os Estados Unidos, onde colaborou com o Projeto Manhattan, que produziu a bomba atômica. A explosão desse tipo de  bomba se baseia no fenômeno da fissão nuclear, descrito pelo chamado modelo de gota líquida do núcleo, desenvolvido por Bohr e o norte-americano John Wheeler (1911-2008) em 1939. Ao final da guerra, Bohr advogou pela cooperação internacional pelo uso pacífico da energia nuclear, envolvendo-se na criação da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN).