在行进时，也时时有人退伍，有人落荒，有人颓唐，有人叛变，然而只要无碍于进行，则越到后来，这队伍也就越成为纯粹、精锐的队伍了。
——鲁迅
阴极射线的发现，引出了X射线和放射性两个轰轰烈烈的事件，形成了两次强烈的冲击波，使人们振聋发聩，使物理学家欢欣鼓舞。许多人以为围绕阴极射线的浪头将会很快退潮。可是，距离发现物质放射性不到一年，一项关于阴极射线的伟大发现，又一次震撼了整个科学界。
这就是英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生于1897年发现的电子。
在阴极射线的发现和它的性质的初步研究中，很多物理学家一开始就猜测阴极射线可能就是电流本身。如果猜测成立，那么只要深入研究阴极射线的本质，就揭示出电的本质。这一假设吸引了很多的科学家。当伦琴埋头研究X射线时，物理学界中正在热火朝天地讨论着“阴极射线究竟是什么”的问题。
怎样认识阴极射线呢？物理学家们由众说纷纭渐渐形成两种相互对立的学说，物理学家们的认识也分成了两大派：一派以德国物理学家赫兹为代表，认为阴极射线是一种类似光的电磁波。由于赫兹曾以实验证实了麦克斯韦预言的电磁波的存在，是电磁波研究的权威，所以他的意见赢得了许多人的赞同；另一派以英国物理学家克鲁克斯为代表，认为阴极射线是一种带负电的粒子流。因为克鲁克斯曾改良了盖斯勒管而制成高真空低压放电管，所以他的观点也很不容易反驳。
怎样才能判断上述两种观点的对错呢？克鲁克斯首先用实验来说话。他用一块磁铁去接近真空管，观察阴极射线的位置是否移动，如果有移动就说明阴极射线由带电粒子组成，否则，就是电磁波，因为磁铁不可能改变电磁波运动方向。实验结果是在磁铁的作用下阴极射线打在玻璃管壁上的亮点位置移动了，从而证实阴极射线是带电粒子组成的。
它们是带正电还是带负电的粒子呢？克鲁克斯做了另一个实验，他用一个正电场，放在真空管下方观察阴极射线位置的移动。结果阴极射线朝下移动了，就说明阴极射线是由带负电的粒子组成的。1895年，法国物理学家佩兰，通过让阴极射线进入电屏的实验，更进一步说明了阴极射线是带负电的粒子流这一论点。不过，当时佩兰认为这种粒子是“气体离子”，因而，佩兰没有通过实验来进一步探究。
汤姆生接任第三任卡文迪许实验室主任以后，带领许多年轻的物理学家，对阴极射线进行了多年的研究。汤姆生十分赞同克鲁克斯的观点，他认为阴极射线是一种动能极大的微粒子。但要进一步弄清阴极射线的本质，就必须称量出阴极射线中一个带负电粒子的重量。
汤姆生不仅观测到阴极射线在磁场中发生了偏转，而且还发现它在电场中也发生偏转。他利用电场和磁场来测量这种带电粒子流的偏转程度，从中计算出带电粒子的重量。同时汤姆生还观察到，无论改变放电管中气体的成分，还是改变阴极材料，阴极射线的物理性质都不改变，这表明来源于各种不同物质的阴极射线粒子，都是一样的。汤姆生通过实验还发现，除阴极射线外，在其他许多物体运动变化中，也遇到这种粒子。例如，把金属加热到一定温度，金属或其他物质受紫外线照射时，都会发射带负电的粒子。
1897年2月，汤姆生得出了“称量”的结果：阴极射线粒子每秒10万公里，它的质量只有氢原子质量的1/1840，它带的电荷量与法拉第电解定律计算出的数值基本相同。于是汤姆生采用了1874年英国物理学家斯通尼提出的名词——“电子”，把阴极射线的带负电的粒子命名为“电子”。从此，电子作为电的不连续性结构的最小粒子而被科学界承认了。电子不再是一个抽象概念，而是一个人们新发现的实实在在的物质粒子了。
