La existencia de los electrones fue probada experimentalmente por primera vez en 1897 por el físico británico Joseph John Thomson (1856-1940) mediante sus experimentos con rayos catódicos. Los experimentos de Thomson implicaron hacer pasar una corriente eléctrica a través de un tubo de rayos catódicos, un tubo de vidrio sellado con dos electrodos metálicos en extremos opuestos. Cuando se aplicó un alto voltaje entre los electrodos, se emitió un haz de rayos catódicos desde el electrodo negativo (cátodo) y viajó hacia el electrodo positivo (ánodo).

Thomson realizó varios experimentos para estudiar las propiedades de los rayos catódicos, incluida su desviación en campos eléctricos y magnéticos. Observó que los rayos catódicos eran desviados por campos eléctricos y magnéticos, lo que indica que estaban compuestos de partículas cargadas negativamente. Al medir la cantidad de deflexión en estos campos, Thomson pudo determinar que estas partículas tenían una masa muy pequeña en comparación con los átomos. También estimó la relación entre la carga y la masa (e/m) de estas partículas.

Los experimentos de Thomson proporcionaron pruebas contundentes de la existencia de partículas subatómicas mucho más pequeñas que los átomos, que propuso ser electrones. Se refirió a estas partículas como "corpúsculos" en sus artículos, pero luego adoptó el término "electrones" sugerido por su colega G. Johnstone Stoney. El trabajo de Thomson sobre los rayos catódicos y el descubrimiento de los electrones sentó las bases para el estudio de las partículas subatómicas y el desarrollo del campo de la física de partículas.