1909년 밀리컨(Robert Millikan)에 의해 고안된 실험으로, 물방울이 공기 중에서 쉽게 증발하는 것을 방지하기 위하여 기름방울을 사용하여 전자의 특성 중 전하량을 알아낸 실험이다.

전기장 내에 상하로 놓여진 두 개의 수평 극판 사이에 미세한 기름방울을 뿌린 후 기름방울의 움직임을 관찰하면, 분무기를 통과하며 전하를 띠게 된 기름방울이 두 극판이 만드는 전기장(E) 안에서 힘을 받아 움직이게 된다. 일반적으로 음전하를 띤 기름방울은 분사된 후 중력(Fg=mg)에 의해 아래 방향으로 힘을 받고, 전기력(Fe=qE)에 의해 위 방향으로 힘을 받게 된다. 즉 전기력과 중력이 평형(qE=mg)이 되게 극판의 전압을 조절하면 기름방울의 전하량(q= )를 구할 수 있다.

밀리컨은 기름증기로 만들어진 기름방울에 존재하는 미세한 전자의 기본 전하량을 측정했다. 그때 계산된 값은 1.592×10-19C이었다. 이 값은 오늘날 알려진 값인, 1.602176487×10-19C과 1퍼센트 범위의 오차뿐이 나지 않는다.