Fue creado por el físico alemán Arnold Sommerfeld entre 1915 y 1916 para explicar los hechos que el modelo de Bohr no podía explicar satisfactoriamente, pues este sólo describe el átomo más simple de todos, el de hidrógeno, pero no podía explicar por qué electrones en un mismo estado energético podían presentar distintos niveles de energía en presencia de campos electromagnéticos. ​

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La primera modificación introducida por Sommerfeld al modelo de Bohr consistió en suponer que la órbita del electrón también puede ser elíptica, lo que introdujo un nuevo número cuántico, el azimutal (l={0...n-1}). 

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Propuso también la existencia de subniveles diferentes dentro de un mismo nivel energético (n).

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Además, en su modelo consideraba el electrón como una minúscula corriente eléctrica y adaptó el modelo de Bohr a la mecánica relativista, ya que los electrones se mueven a velocidades cercanas a la de la luz.