原子序数(汉语拼音:Yuanzi Xushu;英语:Atomic number),化学元素在元素周期表中的序号,等于原子核内的质子数或中性原子的核外电子数。
1913年H.G.J.莫塞莱用不同的金属做X射线管的对阴极(靶极),研究它们产生的特征X射线,发现各元素特征X射线的波长排列的顺序与它们在周期表中的秩序是一致的;并确定了特征X射线波数ν(波长的倒数)的平方根与该元素的原子序数Z呈直线关系。莫塞莱的发现和E.卢瑟福等人的α粒子散射实验结果相符,据此得出结论:原子序数正好等于核的正电荷数(核电荷数),即核内的质子数。
原子序数的测定和按原子序数排序,解决了周期表中原来按原子量的大小排序时氩和钾、钴和镍、碲和碘三对元素的顺序颠倒的问题。