Trong nguyên tử, số proton (kí hiệu là `Z`) và số neutron (kí hiệu là `N`) có mối quan hệ mật thiết và cùng nhau xác định đặc điểm của nguyên tử:

`-` Số proton (`Z`) quyết định nguyên tố hóa học và vị trí của nó trong bảng tuần hoàn. 

`-` Tổng số proton và neutron trong hạt nhân (`Z+N`) gọi là số khối, xác định khối lượng nguyên tử.

`-` Các nguyên tử của cùng một nguyên tố có thể có số neutron khác nhau, gọi là đồng vị. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng số proton nhưng khác số neutron.

`-` Tỷ lệ giữa số neutron và số proton ảnh hưởng đến sự ổn định của hạt nhân. Hạt nhân ổn định thường có tỷ lệ `N/Z`  gần bằng 1 đối với các nguyên tố nhẹ và cao hơn 1 đối với các nguyên tố nặng.