La primera medición directa de la electrón fue a través del experimento de la gota de aceite. Usando un atomizador de carga eléctrica de un perfume, Millikan, desparramó pequeñas gotas de aceite dentro de una cámara transparente.
En las partes superior e inferior había placas metálicas unidas a una batería, siendo una positiva y la otra negativa. Cuando el espacio entre las placas metálicas era ionizado por rayos X, los electrones del aire se pegaban a las gotitas de aceite, adquiriendo éstas una carga negativa. Como cada gotita adquiría una leve carga de electricidad a medida que viajaba a través del aire, la velocidad de su movimiento podía ser controlada alterando el voltaje entre las placas hasta contrarrestar el peso de la gotita.
Millikan observó gotita tras gotita, variando el voltaje y notando el efecto. Con este cálculo solo faltaba conocer la masa para conocer la carga. Entonces se propuso a encontrar tanto la densidad como el volumen para hallar la masa. Millikan logró hallar la densidad del aceite y pudo comprobar que las gotitas eran perfectamente esféricas. El volumen de la esfera está en función del radio que Millikan logró encontrar mediante una fórmula relacionando el radio de una esfera con la gravedad ya que desconectó la corriente para ver en cuanto tiempo caía la gota por efectos de la gravedad.
Entonces repitió el experimento centenares de veces y todos los resultados demostraron ser simples múltiplos (entre 5 y 20 veces) de una carga básica: 1.602 x 10-19 C.
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