Ha condotto il famoso esperimento di lamina d'oro Nel 1911, che lo dimostrava:

* La maggior parte delle particelle alfa passavano dritto attraverso il foglio d'oro, suggerendo che gli atomi sono per lo più spazio vuoto.

* Un piccolo numero di particelle alfa è stata deviata ad angoli di grandi dimensioni, indicando la presenza di un nucleo denso, caricato positivamente all'interno dell'atomo.

Questo esperimento ha portato Rutherford a proporre il modello nucleare dell'atom , che afferma che gli atomi sono costituiti da un nucleo piccolo, denso, caricato positivamente circondato da elettroni caricati negativamente.