Atomijum je projektovao inženjer Andre Vaterkejn, reprezentativac Belgije u hokeju na dve olimpijade, a Andre i Žan Polak su dizajnirali enterijer. Izgrađen je za 18 meseci i završen samo sat vremena pre zvaničnog otvaranja Svetske izložbe, 17. aprila 1958. godine.
Atomijum je visok 102 metra, a njegov prečnik čine povezane sfere od nerđajućeg čelika, koje formiraju oblik jednog molekula kristala gvožđa uvećanog 165 milijardi puta. Sastoji se od devet blistavih kugli koje lebde bestežinski, a šest je dostupno za posetioce. Svaka kugla ima prečnik od 20 metara i ima sjaj zahvaljujući jednoj 2 milimetara tankoj elektrolitski obrađenoj aluminijskoj kori. Kugle su spojene cevima širine 3,3 metara, kroz koje turisti mogu da prolaze pomoću pet pokretnih stepeništa, koje vode do bočnih kugli i sobe gde je stalna izložba posvećena Svetskoj izložbi 1958. godine, izgradnji Atomijuma i korišćenju atomske energije.
Između devet cevima spojenih kugli se kreće lift, koji vodi posetioce brzinom od 5 metara u sekundi u glavnu atrakciju Atomijuma, okrugli, restoran u najvišoj kugli odakle se pruža pogled na grad. U drugim kuglama se održavaju prigodne naučno-tehničke izložbe, a jedna je opremljena kao igraonica.
Atomijum podignut kao privremena struktura zbog Svetske izložbe nikada nije potpuno rasklopljen. Ova građevina je ostavila snažan utisak na posetioce i građane Brisela, i vlada Belgije je odlučila da ga zadrži zauvek. I danas zanimljiva igra svetala Atomijuma dočarava kretanje elektrona po orbitama, a Atomijum je najposećenija znamenitost Brisela.
