Jądra znanych pierwiastków są układami zbudowanymi z od jednego do około 260 nukleonów. Opis cięższych jąder powinien polegać na pełnym określeniu ruchu wszystkich nukleonów pod wpływem ich wzajemnego oddziaływania. Jednak zagadnienia takiego nie potrafimy rozwiązać ściśle - już dla trzech ciał nawet przy stosunkowo prostym oddziaływaniu. Tymczasem oddziaływania między nukleonami są skomplikowane i nie w pełni jeszcze poznane. Z tego powodu w opisie jąder stosowane są znaczne przybliżenia i uproszczenia.
Obecnie istnieje około dziesięciu modeli struktury jądra, charakteryzujących się różnego typu uproszczeniami oraz różnym zakresem stosowalności, które są pewną odmianą lub połączeniem dwu zasadniczych modeli: modelu cząstek niezależnych oraz modelu cząstek silnie skorelowanych. W pierwszym z nich nukleony lub ich grupy poruszają się niezależnie we wspólnym potencjale. W drugim nukleony oddziałują ze sobą tak silnie, że ruch jednego jest ściśle skorelowany z ruchem innych.
Najprostszą wersją modelu silnych korelacji jest model kroplowy, który wykorzystuje dwa podstawowe fakty doświadczalne: stałą gęstość materii w jądrze (około 0,17 nukleonu/fm3) oraz niemal stałą wartość energii wiązania w przeliczeniu na jeden nukleon (około 8 MeV). Obie własności są charakterystyczne dla cieczy, dla której gęstość oraz ciepło parowania są stałe, niezależnie od objętości, a nawet, w dużej mierze od ciśnienia zewnętrznego. Ponadto analogię z cieczą można rozszerzyć przyjmując, że nukleony znajdujące się na powierzchni jądra są słabiej związane niż te, które są wewnątrz oraz uwzględnić wpływ zakrzywienia powierzchni jądra.
Model kroplowy nie tłumaczy faktu, że w cięższych jądrach więcej jest neutronów niż protonów. Efekt ten uwzględnia model gazu Fermiego, który jest najprostszą wersją modelu cząstek niezależnych. Przyjmuje się w nim, że nukleony poruszają się niezależnie od siebie i w nieograniczenie dużym obszarze. Jedyna relacja między nimi jest narzucona przez zakaz Pauliego. Dla każdego dowolnie wybranego nukleonu można określić stany własne rozwiązując równanie Schrödingera dla cząstki znajdującej się w średnim potencjale jądra, na który składają się oddziaływania wszystkich innych nukleonów. Podejście takie pozwala na znalezienie dokładnego rozwiązania równania Schrödingera dla pojedynczego nukleonu po wprowadzeniu prostej postaci potencjału jądra. Za pomocą tego modelu można uzyskać wpływ asymetrii między liczbą neutronów i protonów w jądrze na zmniejszenie energii wiązania jądra, co nie było możliwe w modelu kroplowym.
Model kroplowy oraz model gazu Fermiego opisują tylko pewne wartości uśrednione, które zmieniają się w sposób gładki przy zmianie takich parametrów jak liczba nukleonów czy deformacja. Jednak wszystkie wielkości jądrowe wykazują pewną mikrostrukturę, co świadczy o powłokowej strukturze jądra, podobnej do struktury powłok elektronowych w atomie. Za modelem powłokowym jądra przemawia przede wszystkim istnienie tzw. liczb magicznych - jądra o liczbie protonów lub neutronów równej 2, 8, 20, 28, 50 i 82 oraz o liczbie neutronów 126 są szczególnie trwałe. Model ten jest modelem jednocząstkowym i zakłada, że nukleony poruszają się niezależnie od siebie w potencjale będącym wynikiem oddziaływania jednego nukleonu ze wszystkimi pozostałymi, a ich stan własny określony jest za pomocą czterech liczb kwantowych: radialnej liczby kwantowej n, orbitalnego momentu pędu l, jego rzutu na oś kwantyzacji mlms oraz rzutu spinu na tę oś. W modelu powłokowym uwzględnia się także deformację jądra poprzez wprowadzenie zdeformowanego potencjału. Pozwala to przewidzieć własności jądra w jego stanie podstawowym i stanach niskowzbudzonych lub na podstawie danych eksperymentalnych poziomów energetycznych jądra uzyskać informacje o jego deformacji.