原子學說的發現
原子學說，早已經由古希臘的哲學家論述過。根據文獻記載，留基伯的原子學說，實際上更莫如說是他的高徒德謨克利特（公元前460～前361年）的原子學說，是最古老和最著名的。依照他的學說，萬物是由原子所構成，原子意即“不可再分”的物質，也就是不論用什麼方法也不能再分割的最小的微粒。原子用肉眼是看不見的，且永遠不變，不能毀滅，並經常處於無休止的運動之中。原子的種類多樣。它在大小、形狀、結合方式上可有種種差別。同一物質的原子均相同。不同物質是由不同原子所組成。
這個學說曾經由提倡“快樂主義”而著名的希臘哲學家伊壁鳩魯（公元前342～前270年）和羅馬詩人盧克萊修（公元前98～前55年）等人做了進一步傳播。它是同恩培多克勒和亞裏士多德等人所主張的連續學說相對立的。
後者認為物質是可以無限分割的，從而也就不可能存在原子一類的東西。這樣原子學說就在同這種反對學說的鬥爭中延續了幾個世紀，直到得到了弗朗西斯·培根、伽裏略、波義耳和牛頓等人的有力支持，才在18世紀末幾乎風靡了整個科學界。然而此時的原子學說，仍然也隻是一種臆想的產物，是一個根基脆弱的假說，還未能有任何事實來確證原子的實際存在。而且長期以來還認為它是不可能由實驗來確證的。
然而，這個已經流傳了2200多年的原子學說，它的再生時機終於來臨。這就是由於道爾頓的倡導而帶來的新生。
道爾頓研究了氣體的各種性質。為了說明不同氣體在水中溶解度的差別，他認為各種氣體都是由無數的微粒所構成的。那麼是不是由於粒子大小的不同而造成了溶解度的差別呢？為了解決這一問題，他以此為開端進行了研究，並最終導出了原子學說，完成了他的傑出貢獻。他在1803年時就已經得出了原子學說的基本要點，但是直到1808年才公開發表於世。
道爾頓原子學說的主要點是：
1.所有物質都不能無限分割，都要達到一個最後的極限。這個極限的微粒，依照自古以來的說法，就叫做原子（atom）。
2.原子的種類很多。各元素都有各自特有的原子。同一元素的原子，性質完全相同，質量相等。不同元素的原子，性質不同，特別是質量不同。
3.化合物是由其組成元素的原子聚集而成的“複雜原子”。在構成一種化合物時，其成分元素的原子數目保持一定，而且保持著最簡單的整數。
此外，道爾頓還設想所有元素的原子均為球形，並以其所製造的模型來表示各種化合物（複雜原子）的結構。
道爾頓認為，在元素與元素形成化合物時原子數目都是最簡單的。然而，他的想法卻是有些過於簡單了。
如果僅從上麵所敘述的來看，道爾頓的原子論似乎同古希臘的原子論也沒有多大的區別。但是，它強調了原子的質量則是最突出的特點。這一學說的真正價值，可以從能夠詳細說明它的實驗事實的密切關係中得到認識。
道爾頓做為一個新原子學說的提出者，不管是出於職責，還是出於滿足自己的科學興趣，他都是果敢地著手進行了各種原子量的測定。測定原子量，這恐怕是自古以來人類要實現的一個最勇敢的創舉。當時，他所測定的原子量當然還不是原子的絕對重量，隻是以最小的原子量即氫的原子量為標準所測出的相對值。
這個重量還是比較容易測出的。例如，對於氧和氮來說，它們的原子量經過道爾頓的確定分別是7和5（以氫的原子量做為1）。這樣的確定是根據以下的事實，即道爾頓發現在氧氣和氫氣化合成水時，是由7克氧氣和1克氫氣生成8克的水；在氮氣和氫氣化合成氨氣時，經過道爾頓對氨氣的分析後得知二者的重量比為5份氮和1份氫。根據道爾頓的假定，無論是水還是氨，都是由構成元素的各一個原子組成的。這樣，如果1個氫原子的重量是1的話，則就可以確定一個氧原子的重量為7，一個氮原子的重量為5。