电子的发现，不但揭示了电的本质，而且为物理学研究打开了通向微观世界的大门。
人类对基本粒子的认识由来已久，从两千多年前古希腊的“原子论”到近代道尔顿的“新原子论”，都认为原子是构成物质的最小单位，是永恒不变而且不可分割的。
然而，19世纪末通过阴极射线研究的科学实验对电子的新发现，却打破了千百年来人们对此深信不疑的神话。
19世纪下半叶，物理学家们在研究真空放电现象时发现了阴极射线，并很快形成一个研究阴极射线本质的热潮。当时，物理学界围绕阴极射线究竟是一种“微粒”还是一种“光波”，展开了一场旷日持久的争论。
1893年，物理学家赫兹又做了这样一个实验。他在阴极射线管内与阴极射线行进方向平行的方向放上两块金属板，并给金属板加上电压。很显然，如果阴极射线带电的话，它就会在两块金属板间的电场中发生偏转。但赫兹始终没有看到这种偏转，于是他认定，阴极射线不带电，是一种波，而不是粒子。
科学界关于阴极射线本质的争论，引起英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生的极大兴趣。他于1886年开始了划时代的探索，决心通过自己精心设计的实验来解决这场争论。
汤姆生大胆推测：阴极射线中的电荷载体是一种普通的物质成分，它比原子还要小。于是汤姆生在赫兹实验的基础上，创造性地设计了一个出色的实验。
他准备了一个阴极管作为射线源，两个带缝隙的金属板，以便产生良好的射线。再通过保险丝连接玻璃管和两个金属板以及电池，使两个金属板之间形成电场，然后在玻璃管的圆球形一端产生阴极射线冲击的闪光。
开始，他也和赫兹一样，没有看到阴极射线偏转，但他很快意识到，这很可能是管内真空度不够引起的。阴极射线使管内大量残留气体分子电离，电离后的带电微粒分别飞向带电的平行金属板，各自中和了那里的正负电荷。这就使金属板间电场减弱或消失，当然也就难以看到阴极射线的偏转了。于是，他提高了管内的真空度，这样，仅在平行金属板上加了两伏电压，很快就看到阴极射线的偏转了。
1897年4月30日，汤姆生在英国皇家学会上以《阴极射线》为论文题目，宣布发现了电子。这一石破天惊的发现，结束了长达20多年对阴极射线本质的争论，打开了现代物理学研究领域的大门，标志着人类对物质结构的认识进入了一个新的阶段。
1906年，汤姆生因此而获得诺贝尔物理学奖。
电子的发现是物理学中最重要的发现之一，也为人类发现了第一个基本粒子。它不但揭示了电的本质，而且为物理学研究打开了通向微观世界的大门，从而开辟了物理学研究的新纪元。物理学家通过对电子的认识，发展起了原子核物理学、量子力学、固体物理学等现代的物理理论，而这些物理理论又促使激光、半导体、超导等现代科学技术得以诞生。