根據這樣的想法，道爾頓測定了當時已知的20種普通元素的原子量，同時還測定了許多普通化合物的複雜原子的原子量。但是，遺憾的是，結果並不怎麼好。因為正確的結果應當是氧的原子量為16，氮為14。道爾頓之所以會產生這樣大的錯誤，如前所述，主要是由於把水和氨的組成都看得過於簡單了。另外，假如就算沒有這個誤差的話，道爾頓也應當把氧的原子量定為8，氮的原子量定為14/3＝4.7才是。出現這一錯誤的原因是由於當時的分析方法還比較落後，同時也由於道爾頓還不是一位很優秀的化學分析家。
道爾頓所測得的原子量的數值，盡管是如此粗糙，然而畢竟還是化學家最早測出的原子量，是值得重視的。特別是還能為定量地探索化學變化的規律最早提供了依據。從這一點來看，道爾頓的偉大功績是永遠值得人們紀念的。
道爾頓原子學說的重要特點就在於它能夠同實驗事實密切相聯係。這是什麼意思呢？這就是說，在化學變化的過程中參加反應的物質的重量之間存在著規律性的關係，而這種關係正可以由原子學說得到簡單而明確的說明。這也就是道爾頓原子學說高於古代的原子學說的一個所在。
分子假說的提出
道爾頓對於複雜原子應當說是略欠考慮的。然而阿佛加德羅卻能第一個深入認識到了它的意義。阿佛加德羅雖然還沒有使用過“分子”這一名稱（他把道爾頓所說的“compound atom”即複雜原子，稱之為“integral atom”即複合原子），然而他卻已經意識到了這是一種同我們今天所說的分子具有同樣意義的微粒。這種微粒，換句話說也就是分子，是原子的複合體。他認為這種複合體，不隻局限於化合物，即使對於單質也是體現過固有性質的最小微粒。這樣，他就可以仍然維持道爾頓的原子學說幾乎不變，而隻把蓋·呂薩克的假說稍作改動就可以，即成為如下的敘述：“所有氣體在相同體積中都含有相同數目的分子”。這裏雖然僅僅正了一個字，然而卻能使一切矛盾都迎刃而解了。過去，由於蓋·呂薩克說是相同數目的原子，從而就會碰到原子被分割的矛盾。現在，阿佛加德羅說是相同數目的分子，而分子的被分割則是理所當然的，隻是分割成了原子而已。
例如，在氧和氫生成水蒸氣的反應中，如果1個體積的氧氣含有1個分子的氧，2個體積的氫氣含有2個分子的氫，則就可以生成2個體積的水蒸氣，即2個分子的水。這樣，1個分子的水就含有相當於是1個分子的氫和半個分子氧的重量。因為隻要把1個分子的氧看做是由2個原子組成的就可以合理解釋半個分子氧了，即在1個水分子中是含有1個氧原子。
運用這種觀點來解釋氣體反應體積的關係時就不會再碰到任何矛盾。除了前述的6個例子以外，還有像對於氫氣和氯氣的反應，當各用1個體積作用時，就可以知道是能夠生成2個體積的氯化氫，從而也能得到很好的說明。但是在這種情況下，也要有像對氧分子一樣的假定，即也應假定氫和氯的分子是由2個原子構成的。過去曾經有一個時期認為所有單質的分子都是由兩個原子構成的，後來才知道這是一種誤解。因為單質並非隻限於是兩個原子構成的。
根據阿佛加德羅的這一新假說，就能測定出所有氣態物質分子的重量，當然這是指相對的重量。在相同體積的氣態物質中，由於所含的分子數目都相同，所以兩種相同體積氣態物質的重量比或所求出的密度比，也就是兩種物質分子的重量比。如果選擇最輕的氣體氫氣做為標準，以氫的原子量做為1，則氫的分子量即為2。這樣，根據所測出的任一氣體對氫氣的比重就可以求出許多種氣體的分子量了。例如：氧分子32水分子18氮分子28氯化氫36.5氯分子71氨分子17（阿佛加德羅求出的數據都多少有些誤差），氫是做為單質氫參加反應，並不是以氫的原子直接作用的，而是以氫的分子作用的。氧做為單質氧所參加的反應，也是以氧的分子作用的。這樣，就必須改變道爾頓對於一般化學反應的說明方式。同樣，也就需要根據新的觀點修正道爾頓對於化合物結構的認識。過去，道爾頓認為水是由氧和氫的各1個原子構成的，即為⊙○。但是根據阿佛加德羅的觀點卻認為是由氧的1個原子和氫的2個原子構成的，即為⊙○⊙。隨著這一組成的改變，元素的原子量也就要相應的改變。已知水是由1克氫和8克氧化合而成，道爾頓認為這些重量就分別是它們各1個原子的重量。若氫的原子量為1，則氧的原子量就為8（如按曆史上的一般說法，道爾頓曾認為是7。如前所述，這是由於實驗的誤差造成的）。但是，現在已經認識到1克和8克分別是相當於由2個氫原子和1個氧原子構成時的重量，所以若氫的原子量為1，則氧的原子量就應為16。