不一定相同，有些原子中质子数和中子数是相同的，但是绝大多数的原子中质子数和中子数是不相等的。质子数相等中子数不同的原子叫同位素，例如氢有三种同位素氕 氘 氚。这三种原子，都含有一个质子，但是原子核中各含有一个 二个 三个中子。类似的还有很多。
原子中的质子数和中子数不一定相同。以碳的三种同位素原子来说：普通的碳原子，原子核子有6个质子，6个中子，相对原子质量为12。相对原子质量为13的碳原子，原子核子有6个质子，7个中子。而相对原子质量为14的碳原子，核子有6个质子，8个中子，类似情况很多。注意，同位素原子化学性质几乎相同，物理性质不同。
