Согласно наиболее проработанной космологической модели, образование первых ядер атомов начался примерно с 10-й секунды после БВ (начало первичного нуклеосинтеза.). Материя к тому времени достаточно охладилась и появились первые нуклоны. В первые 20 минут образовался исходный состав звёздного вещества. Это ядра атомов в соотношении примерно 25%-гелия и 75% -водорода и в незначительном количестве ( около 1% ) их изотопов с литием.
Окончательное становление атомов водорода и гелия произошло в эпоху первичной рекомбинации. Т.е. при возрасте 379 000 лет, когда температура опустилась до 3 000 К. Медленные электроны соединились с медленными протонами и альфа частицами, образуя полноценные атомы водорода и гелия. С этого момента Вселенная стала прозрачной для электромагнитного излучения. Именно с него берёт своё начало реликтовый фон.
Образование атомов более тяжёлых элементов начался позднее, в недрах звёзд и продолжается в настоящее время.