모든 물질은 더 이상 분해가 불가능한 기본 입자로 구성되어 있다는 생각은 아득한 그리스 시대부터 존재하였다. 18~19세기의 영국의 화학자이자 물리학자, 기상학자인 존 돌턴은 이 생각을 구체화시켜 대 원자론의 기초를 확립했다. 원자론은 이미 그리스 시대부터 물질의 불연속적 구조를 주장한 데모크리토스 등에 의해 제창되어, 물질은 계속 분해하면 더 이상 분해할 수 없는 극단적인 미립자에 도달하는데, 그 입자를 원자라고 명명했다. 그러나 이 원자설은 형이상학적 사상에 지나지 않았다. 돌턴은 질량 보존의 법칙, 일정 성분비의 법칙, 배수비례의 법칙, 상호비례의 법칙 등에 의해 순물질(純物質)의 질량이나 화합의 능력에 불연속성이 있음을 인식하고, 실험적 근거에 바탕을 둔 원자론을 제창했다. 돌턴의 원자설에 따르면 물질은 더 이상 분해할 수 없는 원자로 이루어져 있고, 원자의 종류는 원소에 따라 정해지며 동일한 원소의 원자는 질량이나 성질이 서로 같다. 또 화학 변화가 일어날 때 원자는 새로 만들 수도 없고 파괴할 수도 없으며 화합물이 생길 때는 두 종류 이상의 원자가 항상 일정하고 간단한 정수비로 결합한다. 그러나 원자를 더 작은 입자로 나눌 수 있고, 동일한 원소라 하더라도 질량이 서로 다른 원소가 존재하므로 돌턴의 원자설은 일부 수정되어야 한다. 그는 네 가지의 원자설을 제창했으나 그의 가설 중 세 가지는 실험 결과 모순임이 판명되었고, 나머지 하나 참인 가설은 ‘같은 원소의 원자는 같은 크기와 질량, 성질을 가진다.’라는 가설이다.