原子科學是一門極具特色的整合性應用科學，以基礎物理、化學、生物等為根基，而以尖端科技以及醫、工、環境等的應用為重點。因此，原子科學的涵蓋範圍相當廣泛，在今日原子能廣被研究和應用的環境下，許多相關的科學和工程上的問題：如保健物理、核醫科技、放射化學、環境科學、光電科技、以及核子儀器等，都是原子發展的領域。
本書共分為十九章，以清華大學原子科學系的教授們所提供的講義為主，其餘章節則由編者撰寫。撰寫本書的目的，旨在使剛進校門的原子科學系一年級新生，在第一學年能有機會一窺原子科學全貌，到了高年級分組研習的時候，可依志趣選擇物理、化學、生物、或環境為其主專長。