Atom ağırlığı, bir elementin atomunun ağırlığının, karbon-12 izotopunun atom ağırlığına oranı. Karbon atomunun ağırlığı 12 birim olarak kabul edilir ve aynı sistemde hidrojenin atom ağırlığı 1,0079, uranyumunki ise 238,03 olur. Bu değerler bütün doğal izotopların ağırlık anlamlarına göre hesaplanmıştır. Her izotopun atom ağırlığı farklıdır. 1960'tan önceki oksijenin atom ağırlığını tam 16 kabul eden sistem, asıl değerden çok az farklı ve biraz daha büyük değerler verir.
Atom ağırlıklarının çoğunun tam sayılara oldukça yakın değerler verdiğini gözleyen William Prout, 1816" da ünlü varsayımını geliştirerek bütün atomlann ağırlığının hidrojeninkinin tam katlan olduğunu ve öbür elementlerin temelinde de hidrojenin yer aldığını ileri sürmüş, varsayım atom ağırhklannın belirlenmesi yolunda yeni çalışmalara temel olduysa da, gerçek önemi ancak yüzyıl kadar sonra anlaşılabilmiştir.