Een exotisch atoom is een atoom waarin een deeltje is vervangen door een deeltje met dezelfde lading. Positronium, een exotisch atoom, bevat bijvoorbeeld een elektron en een positron. Het positron (het antideeltje van het elektron) vervangt het proton dat normaal in dat atoom aanwezig zou zijn. De meeste exotische atomen zijn moeilijk te ontdekken, omdat ze zeer snel vervallen. Positronium heeft gemiddeld een halveringstijd (hoe lang tot de helft van het object via verval verdwenen is) van 0,125 nanoseconde. Er zijn een paar soorten exotische atomen.