L’existence des électrons a été prouvée pour la première fois expérimentalement en 1897 par le physicien britannique Joseph John Thomson (1856-1940) grâce à ses expériences sur les rayons cathodiques. Les expériences de Thomson impliquaient le passage d'un courant électrique à travers un tube cathodique, un tube de verre scellé avec deux électrodes métalliques aux extrémités opposées. Lorsqu'une haute tension était appliquée entre les électrodes, un faisceau de rayons cathodiques était émis par l'électrode négative (cathode) et se dirigeait vers l'électrode positive (anode).

Thomson a mené diverses expériences pour étudier les propriétés des rayons cathodiques, y compris leur déviation dans les champs électriques et magnétiques. Il a observé que les rayons cathodiques étaient déviés par les champs électriques et magnétiques, ce qui indique qu'ils étaient composés de particules chargées négativement. En mesurant l’ampleur de la déviation dans ces champs, Thomson a pu déterminer que ces particules avaient une très petite masse par rapport aux atomes. Il a également estimé le rapport charge/masse (e/m) de ces particules.

Les expériences de Thomson ont fourni des preuves solides de l'existence de particules subatomiques beaucoup plus petites que les atomes, qu'il a proposé d'être des électrons. Il qualifie ces particules de « corpuscules » dans ses articles, mais adopte plus tard le terme « électrons » suggéré par son collègue G. Johnstone Stoney. Les travaux de Thomson sur les rayons cathodiques et la découverte des électrons ont jeté les bases de l'étude des particules subatomiques et du développement du domaine de la physique des particules.