Una volta misurato il rapporto carica-massa e/m (Thomson), è necessario fare un altro esperimento per ricavare la carica "e" separatamente dalla massa. Se per es. si misura indipendentemente la carica, la massa può essere calcolata dal valore di e/m. La carica dell’elettrone venne misurata per la prima volta neI 1909 in un esperimento rimasto classico, eseguito dal americano R.A.Millikan. Le caratteristiche essenziali dell’esperimento sono illustrate in Figura:

attraverso due piastre cariche viene spruzzata una nebbia di goccioline di olio. A causa della gravità queste goccioline tendono a sedimentare; la forza gravitazionale è uguale a Mg dove M è la massa di una gocciolina e g è l’accelerazione di gravità. Irradiando mediante raggi X questa nebbia, le goccioline di olio possono acquistare una carica negativa. Infatti i raggi X espellono elettroni dalle molecole dell’aria e uno o più di questi elettroni possono essere catturati da una gocciolina d’olio così da renderla carica negativamente. Se la goccia porta una carica negativa, su di essa agisce una forza diretta verso l’alto dovuta al campo elettrico esistente tra le due piastre. L’entità di questa forza elettrica è Eq, in cui E è l’intensità dcl campo elettrico e q la carica totale della goccia. Gocce diverse possono avere una carica diversa, a seconda del modo in cui l’esperimento viene realizzato.
La velocità con cui si muove una particolare gocciolina d’olio viene misurata osservando quest’ultima in un fascio di luce trasversale. Regolando la differenza di potenziale fra le piastre si fa in modo che la goccia rimanga ferma; in queste condizioni la forza di gravità Mg (corretta per la spinta dell’aria) uguaglia la forza elettrica Eq. Poiché E e g sono noti, si può calcolare q una volta che sia nota M. Per misurare M si osserva la caduta della goccia nell’aria in assenza di campo elettrico. La goccia, nel suo movimento verso il basso, incontra la resistenza d’attrito dell’aria; all’aumentare di velocità di caduta della goccia, aumenta anche l’attrito. Si raggiungerà quindi una velocità limite in cui la forza d’attrito eguaglia la forza di gravità. Il raggio "r" della goccia può venir calcolato misurando questa velocità limite di caduta "v", in quanto "v" è proporzionale ad "r" al quadrato. Determinato r, la massa effettiva della goccia è uguale a 4/3pr³ moltiplicato per la densità dell’olio.
Si osserva che, benché la carica su gocce diverse di olio possa variare, i valori ottenuti sono sempre multipli interi, in generale piccoli, di l,6x10^-19 coulomb. Così la più piccola carica che la goccia può assumere é -l,6x10^-19 e si assume che questa, sia la carica di un elettrone. Combinando questo valore (l,6x10^-19coulomb) con il rapporto carica/massa misurato da Thomson (1.76x10^-8 coulomb/g) si ottiene per l’elettrone una massa di 9.1x10^-28 g. (circa 10^-30 Kg).