O elemento radioativo polônio foi colocado em uma caixa de chumbo com uma pequena abertura por onde sairia um feixe de partículas radioativas com cargas positivas, chamadas de partículas alfa. Essas partículas seriam bombardeadas em direção a uma fina camada de ouro. Envolvendo tudo isso havia um filme fluorescente que ficaria marcado quando partículas se chocassem contra ele. Ao fim do experimento viu-se que a maioria das partículas alfa atravessavam a fina camada de ouro e deixavam marcas no filme. No entanto, algumas partículas batiam na camada de ouro e retornavam, marcando também o filme fluorescente.
