電子是人們最早發覺的帶有單位負電荷的一種基本粒子。德國化學學家湯姆遜是第一個用實驗證明電子存在的人，時間是1897年。
湯姆遜是一位很有成就的化學學家，他28歲就成了日本皇家學會會員，而且兼任了有名的卡文迪許實驗室處長。
X射線的發覺物理學家誰發現了x射線的危害，非常是它可以穿透生物組織而顯示其骨骼影像的能力，給與美國卡文迪許實驗室的研究人員以極大激勵。湯姆遜傾向于克魯克斯的觀點，覺得它是一種帶電的原子。
造成X射線形成的陰極射線到底是哪些？英國和法國化學學家之間出現了激烈的爭辯。日本化學學家赫茲于1892年聲稱陰極射線不可能是粒子，而只能是一種以太波。所有美國化學學家也附和這個觀點，但以克魯克斯為代表的美國化學學家卻堅持覺得陰極射線是一種帶電的粒子流，思路極為敏捷的湯姆遜立刻涉足到這場事關陰極射線性質的爭辯之中。
1895年，美國年青的化學學家佩蘭在他的博士論文中，提到了測定陰極射線電量的實驗。他使陰級射線經過一個小孔步入陰極內的空間，并打到搜集電荷的法拉第筒上，靜電計顯示出帶負電；當將陰極射線管放在磁體之間時，陰極射線則發生偏轉而不能步入小孔，集家電上的電性立刻消失，從而證明電荷正是由陰極射線攜帶的。佩蘭通過他的實驗結果明晰表示支持陰極射線是帶負電的粒子流這一觀點，但當時他覺得這些粒子是二氧化碳離子。對此，堅持陰極射線是以太波的日本化學學家立刻回擊，覺得雖然從陰極射線發出了帶負電的粒子，但它同陰極射線路徑一致的證據并不充分，所以靜電計所顯示的電荷不一定是陰極射線傳入的。
對于佩蘭的實驗，湯姆遜也覺得給以太說留下了空子，因此，他專門設計了一個巧妙的實驗裝置，重做佩蘭實驗。他將兩個有皺折的同軸圓筒放在一個與放電管聯接的玻璃泡中；從陰極A下來的陰極射線通過管頸金屬塞的縫隙步入該泡；金屬塞與陰極B聯接。這樣，陰極射線除非被磁極偏轉，不會落到圓筒上。外圓筒接地，內圓筒聯接驗電器。當陰極射線不落在石縫時，送至驗電器的電荷就是很小的；當陰極射線被磁場偏轉落在石縫時，則有大量的電荷送至驗電器。電荷的數目令人驚奇：有時在一秒鐘內通過縫隙的負電荷，足能將1.5微法電容的電勢改變20伏特。假如陰極射線被磁場偏轉好多，因而超出圓筒的縫隙，則步入圓筒的電荷又將它的數值降到僅有射中目標時的很小一部份。所以，這個實驗表明，不管怎么用磁場去扭曲和偏轉陰極射線，帶負電的粒子又是與陰極射線有著密不可分的聯系的。這個實驗證明了陰極射線和帶負電的粒子在磁場作用下遵守同樣路徑，由此否認了陰極射線是由帶負電荷的粒子組成的，因而結束了這場爭辯，也為電子的發覺奠定了基礎。
怎么成功地使陰極射線在電場作用下發生偏轉？早在1893年，赫茲曾做過這些嘗試，但失敗了。湯姆遜覺得，赫茲的失敗，主要在于真空度不夠高，導致殘余二氧化碳的電離，靜電場構建不上去所致。于是湯姆遜采用陰極射線管裝置，通過提升放電管的真空度而取得了成功。通過這個實驗和提升放電管真空度，湯姆遜除了使陰極射線在磁場中發生了偏轉，并且還使它在電場中發生了偏轉，由此進一步否認了陰極射線是帶負電的粒子流的推論。
這些帶負電的粒子到底是原子、分子，還是更小的物質微粒呢？這個問題導致了湯姆遜的深思。為了厘清這一點，他運用實驗去測出陰極射線粒子的電荷與質量的比值，也就是荷質比，繼而找到了問題的答案。
湯姆遜發覺，無論改變放電管中二氧化碳的成份，還是改變陰極材料，陰極射線粒子的荷質比都不變。這表明來自各類不同物質的陰極射線粒子都是一樣的，因而這些粒子必將是“建造一切物理元素的物質”，湯姆遜當時把它稱作“微粒”，后來改稱“電子”。
至此可以說湯姆遜已發覺了一種比原子小的粒子，并且這些粒子的荷質比107約是氫離子荷質比104的1000倍。這兒有兩種可能，可能電荷e很大，也可能質量m很小。要想確證這個推論，必須找尋更直接的證據。
1898年，湯姆遜安排他的研究生湯森德和威爾遜進行檢測e值的實驗物理學家誰發現了x射線的危害，隨后他自己也親自參與了這項工作。她們運用云霧法測定陰極射線粒子的電荷同電解中氫離子所帶的電荷是同一數目級，因而直接證明了陰極射線粒子的質量只是氫離子的1‰。