18世紀末期，隨著天平等定量實驗工具的發明，化學從定性研究進入定量研究時代，在大量實驗數據積累的基礎上，科學家們發現一些元素相互化合時，質量之間有定量的關係，為此先後有三個化學的基本定律被提出來。
它們分別是：
1.質量守恆定律：1777年，法國科學家拉瓦錫經過大量的實驗，總結出在化學反應中，參加反應前各物質的質量總和等於反應後生成各物質的質量總和。
2.定組成定律： 1779年，法國化學家普魯斯特總結出一種純淨的化合物，不論來源如何，各組成元素的質量都有一定的比例。他分析從世界各地搜集來的礦石裡的化合物和他在實驗室裡製備出來的相應的化合物，發現同一種化合物，不論來自哪裡，成分都是一樣的。
1860年比利時分析化學家斯達為了證實普魯斯特的假說，進行了極精密的試
驗。他用的天平的靈敏度可達0.03毫克，他分析測定用四種方法製備的氯化銀，實驗的誤差小於0.004%,這說明這種化合物不論用什麼方法製備，其組成成分都相同，進-步證實了定組成定律。
法國化學家普魯斯特於1806年發現了一個有趣的結論：參與化學反應的物質質量都成一定的整數比(定比定律),例如1克氫和8克氧化合成9克水，假如不按這個一定的比例，多餘的就要剩下而不參加化合。他將此稱為定比定律。今天，我們知道定比定律就是定組成定律。
3.倍比定律： 1803年，道爾頓發現當甲、乙兩種元素相互化合生成幾種不同的化合物時，則在這些化合物中，與一定量甲元素相化合的乙元素的質量必互成簡單的整數比，例如銅有兩種氧化物氧化銅和氧化亞銅。在氧化銅中，含銅80%，含氧20%,銅與氧的質量比為4:1。在氧化亞銅中，含銅88. 9%，含氧11. 1%,銅與氧的質量比為8:1。
由此可見，在這兩種銅的氧化物中，與等量氧化合的銅的質量比為1:2,是一個簡單的整數比；同樣的，碳的兩種氧化物C0和CO2中碳和氧的質量比分別是3:4和3:8,和一定質量的碳相化合的氧的質量比恰好是1:2,也是一個簡單的整數比。
為什么元素間的化合總是成整數和倍數的關係呢？道爾頓豐富的想像力使他敏銳地發現這不正是原子個數比的一種表現嗎？道爾頓由此確信，物質都是由原子構成的，不同元素的原子不同，因此相互結合後就生成了不同的物質。
他由此提出了關於原子的著名論斷：①物質是由具有-定質量的原子構成的，原子不能再分，也不能自生自滅；②同種元素的原子的各種性質、質量和形狀都完全相同；③每種物質都是由它自己的原子構成的，單質是由簡單原子構成的，化合物是由為數不多的簡單原子構成的，化合物的質量等於組成它的簡單原子的質量總和。
道爾頓的原子論同過去的原子論相比，有著堅實的科學依據。而且道爾頓的原子論從微觀角度合理解釋了當時的三個經驗定律。根據原子論的觀點，原子是化學變化的最小微粒，物質在發生化學反應時，原子的種類、數目和質量都不發生變化，所以化學反應前後的質量不變，這就是化學反應前後質量守恆的原因。化合物是由簡單原子構成的，化合物中所含的原子的種類和數目不變，所以化合物中各組分的質量組成一定，這就是定組成定律的原因。所以道爾頓的原子論一經提出， 立即得到了科學界的廣泛認可和重視。
物質是由原子構成的這一猜想，雖然早就提出來了，但是是道爾頓把原子學說第一次從推測轉 變為科學概念。所以恩格斯讚美道爾頓說：「化學中的新時代是隨著原子論開始的。道爾頓是科學原子論的奠基人。」