I 1913 foreslog han bohr -modellen af atomet, der oplyste, at elektroner kredser om kernen i specifikke, kvantiserede energiniveauer. Han forklarede også, at elektroner kunne hoppe mellem disse energiniveau ved at absorbere eller udsende fotoner af lys.
Mens BoHR -modellen er blevet erstattet af mere nøjagtige modeller som den kvantemekaniske model, var det et banebrydende trin i at forstå atomernes struktur og opførsel. Bohrs model var den første, der med succes forklarede linjespektre for brintatomer, en nøgleobservation, der hjalp med at etablere eksistensen af kvantiserede energiniveau.