Khối lượng của một nguyên tử được đo bằng đơn vị quốc tế amu (atomic mass unit), cũng được gọi là Dalton (Da). Một amu tương đương với 1/12 khối lượng của nguyên tử carbon-12.

Theo định nghĩa này, khối lượng của một nguyên tử carbon-12 là chính xác 12 amu. Tuy nhiên, các nguyên tử khác có khối lượng khác nhau, được so sánh với khối lượng của carbon-12 để xác định khối lượng của chúng.

Ví dụ, nguyên tử hydro có khối lượng xấp xỉ 1 amu, nguyên tử oxi có khối lượng xấp xỉ 16 amu và nguyên tử sắt có khối lượng xấp xỉ 56 amu.

Do đó, khối lượng của một nguyên tử được đo bằng đơn vị quốc tế amu phụ thuộc vào nguyên tố hóa học của nguyên tử đó.