Les masses atomiques des éléments ne sont généralement pas des nombres entiers en raison de l’existence d’isotopes. Les isotopes sont différentes formes du même élément qui ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons.

Par exemple, l’élément carbone possède trois isotopes naturels :le carbone-12, le carbone-13 et le carbone-14. Le carbone 12 a six protons et six neutrons, le carbone 13 a six protons et sept neutrons et le carbone 14 a six protons et huit neutrons. La masse atomique du carbone n’est pas un nombre entier car il s’agit d’une moyenne pondérée des masses de ses isotopes, prenant en compte leurs abondances relatives. Dans le cas du carbone, la masse atomique est d'environ 12,01 uma.

Par conséquent, la moyenne pondérée des masses isotopiques, tenant compte de leurs abondances relatives, donne des masses atomiques non entières pour la plupart des éléments.