20世紀70年代後由於化學模擬生物固氮、金屬原子簇化合物的催化功能、生物金屬原子簇、超導及新型材料等方面的研究需要，促使金屬原子簇化學快速發展。建立了一些合成方法，並且用結構化學和譜學等實驗手段了解了一些金屬簇合物結構與性能的關聯。在此基礎上探求成簇機理，從理論上研究其成鍵能力和結構規律。目前己有多種學說，如Lipscomb的硼烷三中心鍵模型，Sidgwick等的有效原子數 (EAN)規則，
Wade的多面體骨架成鍵電子對理論，Cotton的金屬-金屬多重鍵理論，Lauher的金屬原子簇的簇價軌道 (CVMO)理論，Mingos的多面體簇骼電子對理論，張文卿的金屬原子簇拓撲電子計算理論，唐敖慶的成鍵與非鍵軌 道數的 (9n-L)規則，盧嘉錫的類立方烷結構規則，徐光憲的n×cл結構和成鍵規則及張乾二的多面體分子軌道理論等，從不同角度論述了金屬原子簇的內在結構規律。但這些規律均存在一定的局限性，尚沒有一個較為完善的理論來概括和解釋金屬原子簇化合物的實驗結果。在這一領域內，僅1976年W.N.Lipscomb因其有機硼化合物結構研究而獲諾貝爾化學獎;挑戰和機遇並存，有待化學家們繼續去努力和解決。
原子簇可分為兩大類。
主族原子簇化合物，其核心原子屬於主族元素，如碳、硼等，外圍原子多是氫、鹵素、烷基等。
過渡金屬簇合物，配體多是π接收體（CO，NO等），也可是π給予體（Cl，OR，S等）。核心不連線任何外圍原子或基團的原子簇，又稱團簇，如P4，As4，S6，Sn4As2及C60等。
