Atomismi on filosofinen oppi, jonka mukaan kaikki aine koostuu jakamattomista osista. Luonnonfilosofiassa atomismi eli atomioppi on käsitys, jonka mukaan kaikki olemassa oleva koostuu atomeista. Laajassa mielessä atomistinen on jokainen teoria, joka väittää kokonaisuuden rakentuvan ja selittyvän yksinomaan muuttumattomista perusosasista.
Antiikin kreikassa atomistit olivat eräs esisokraattisten filosofien ryhmä. Atomiopin isänä pidetään Leukipposta 400-luvulla eaa. Tunnetuin atomisti oli tämän oppilas Demokritos. Intialaisessa filosofiassa atomismia ovat edustaneet muun muassa vaisheshika-koulukunta sekä buddhalainen atomismi.
Antiikin aikainen atomismi jäi aristoteelisen luonnontieteen jalkoihin ja joutui välillä unohduksiin. Klassinen fysiikka ja kemia omaksuivat atomiopin 1800-luvulla, ja 1900-luvun alussa moderni fysiikka loi atomiteorian. Myös itse atomi löydettiin ja hajotettiin alkeishiukkasiksi.