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在19世纪末，一系列对气体放电和阴极射线现象的研究，引领物理学家们进入了一个前所未有的微观世界。这些研究最终导向了物质构成基本单元的发现：电子。
这一划时代的探索，起始于人们对真空管内气体放电奇异行为的审视。科学家们观察到，当电流通过低压气体时，会产生辉光和一种神秘的“阴极射线”。它从真空管的阴极（负极）直线射出，能导致前方的物质发光，并可以被磁场偏转。这些特性强烈暗示，构成这种射线的是一种携带能量的微粒。
正是通过对阴极射线深入且精确的实验研究，这一谜团才被揭开。英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙（J. J. Thomson）在这一领域取得了突破性成果。在19世纪90年代末，他的系列实验雄辩地证明，阴极射线并非当时部分科学家所猜想的一种以太波，而是由一种普遍存在的、带有负电荷的实体粒子流组成。这些粒子极其微小，其质量远远小于最轻的氢原子。汤姆孙令人信服地展示，这种微粒的“荷质比”（电荷与质量的比值）与其管中气体的种类或阴极所使用的材料无关。这无疑证明，它是原子内部的一种基本组分，是一切物质的共同成分。1897年，汤姆孙发表了这一结论，科学界因此将他确认为“电子”这种基本粒子的发现者。他使用的“电子”一词，从此成为这种带负电荷基本粒子的名称。
汤姆孙提出的“葡萄干布丁”模型是其理论的核心部分。该模型将原子描述为一个均匀带有正电荷的“布丁”（球体），而微小的、带负电的“葡萄干”（电子）则镶嵌在其中，以确保原子的电中性。
回顾这段发现史，一个有趣且至关重要的现象值得再提：托马斯·爱迪生在研究早期灯泡时所观察到的“爱迪生效应”。即给白炽灯的灯丝加热后，即使灯泡已高度抽成真空，仍有可探测的电流能穿越灯丝与放置在附近的金属板（即阳极）之间的空间。这无疑是电子受热（从灯丝物质中）逸出、从而形成电流的早期观测，虽然爱迪生未能洞悉其本质。后来，它直接催生了弗莱明的真空二极管，成为此后整个电子技术时代发展的物理基础。
这一基础性的发现，其意义远超实验室。它不仅彻底刷新了人类对物质结构最基本的认知，颠覆了长久以来原子不可再分的传统观念，更是开启了从真空管、晶体管到现代半导体产业及信息技术时代的大门。一个以控制电子及其电荷传输为核心的科技纪元由此奠定。从这个意义上说，电子的发现不是科学历史的终点，而是一把钥匙，为我们开启了一个充满可能性的新世界。它是现代物理、化学以及信息时代的发端。
