到17世纪，由于航海、造船、纺织、冶金业的迅速发展，人们已不能满足关于微粒、原子和元素概念的空洞议论，迫切要求建立科学的物质本源理论。例如，为了提高燃烧的效率，不能光谈火与木的作用，而要弄清哪种燃料更有效、更耐烧；为了提高金属的强度，需要了解和比较不同金属的性质等。
1650年法国科学家伽桑狄关于原子学说的论文，首创分子一词，澄清了原子和分子的模糊认识，他指出，原子是不可分的终极粒子；而分子是独立存在的物质的最小单位，它是可分的。随后，英国化学家波义耳起来支持这种观点，他在1661年发表的划时代著作《怀疑派化学家》中说：“宇宙中由普通物质组成的混合物体的最初产物实际上是可以分成大小不同而形状千变万化的微小粒子，这种想法并不荒谬。”他的同时代人，英国著名科学家牛顿全盘接受了这种思想，于1687年出版的著名的《自然哲学的数学原理》一书中进一步发展了物质结构的微粒说，特别是光的粒子论。波义耳和牛顿的工作对后来科学的分子-原子学说的建立有重大推动作用。科学的想法是科学的生命，基础理论每前进一步，都能给整个科学特别是技术的进步以巨大动力。但是伽桑狄、波义耳、牛顿的粒子学说要真正成为科学的基础，还有许多问题亟待解决。
做出第一个重大努力的是波义耳，他对古希腊尤其是亚里士多德以来的已成定型的传统观念提出质疑，首次在实验的基础上提出，“元素是指某种原始的和完全纯净的简单物质”，树立了科学的元素概念的第一个里程碑。他还明确指出，化学应当用实验方法和科学观察而不是用抽象的空谈和冥思苦想的臆测来建立自己的“理论”。这实在是一件大事，一石击起千重浪。波义耳的这种实证科学精神，给后世的科学家以重大的影响。18世纪的工业革命进程，特别是蒸气机、轮船的发明，促进了动力研究，呼唤着新的燃烧理论。法国化学家拉瓦锡的燃烧氧化学说，总结了波义耳后100年的科学进展，这标志着化学发展的新阶段。拉瓦锡在一篇论文中提出了“元素是用任何方法都不能分解的物质”的新概念，并列出了人类历史上第一张包括33种元素的化学元素表。
在这些前人卓越工作的基础上，英国科学家道尔顿通过自己的实验，总结了当时已知的各种化学反应特别是气体反应间的关系，提出了科学的原子论，为揭示物质本源的科学的分子-原子学说的建立做出了历史性的贡献。
200多年前，道尔顿出生在苏格兰一个穷乡僻野的贫苦家庭，父亲是纺织匠，具有刻苦耐劳的品质，母亲出身于自由民家庭，有着刚毅和热忱的性格。道尔顿10岁起就为一富家当小工，由于聪明勤奋，很讨主人的喜爱，并且热心地教他数学。他还被推荐做了乡村教师，就这样，道尔顿一边干活，一边刻苦自学。20岁时，就学完了许多大学课程并熟练地掌握了多种外国语。他还兼做气象预报员，从青年时期开始，道尔顿就对大气的研究产生了浓厚的兴趣，他常常是在业余时间背起自制的简陋仪器爬上山，在山上不同高度观测，收集气象资料。就这样，从21岁开始，他坚持每天记录，直至去世，持续57年之久，观测记录达2万多次。道尔顿把自己的成就谦虚地归结为“不屈不挠”，这是从母亲那里继承的优秀品质。
他认为自己并不才华横溢，但有伟大的独立精神，这使他能把自己的卓绝心智用在看来烦琐的问题上，促使他进行创立原子学说所必须的实验和资料整理。经过20多年的努力，他终于取得了丰硕的成果。
1803年10月21日，在科学史上是一个值得纪念的日子，道尔顿在一次学术会议上首次提出了复杂原子（也就是后来的分子）的新概念和第一张相对原子质量表。随后在1808年他发表了《化学哲学新系统》一书，系统地阐述他提出的新原子学说：元素的最终组成为原子，它在所有的变化中保持本性不变；每种元素以其原子的质量为基本特征，同种元素的原子质量及各种性质均相同；不同元素的原子以简单整数比相结合，形成复杂原子，其质量为所含的各种原子质量之和。道尔顿还通过实验确定了37种原子如氢、氧、氮和水、氨以及醇、糖等，醇和糖就是他所说的复杂原子。道尔顿的原子论不是哲学上的原子论，也就是说不是古代的那种哲学猜测，而是科学研究的结果，是可用实验重复验证的。
