온도와 압력이 일정할 때, 기체와 기체사이의 화학반응에서 반응하기 전 기체와 반응 후 생성되는 기체의 부피 사이에는 간단한 정수비가 성립한다는 법칙이다. 즉, 반응기체의 부피와 생성된 기체의 부피는 언제나 일정한 비율이 있다는 법칙이다. 1808년 프랑스의 화학자 게이뤼삭(Gay-Lussac)이 발견했다. 예를 들어 보면, 수소와 산소가 반응하여 물이 만들어질 때 수소:산소:물의 부피 비는 2:1:2로 언제나 일정하게 나타난다. 기체반응의 법칙은 반응하는 물질과 생성되는 물질이 모두 기체일 때 가능하다. 원자설로 게이뤼삭의 기체반응의 법칙을 설명하게 되면 원자가 쪼개지는 모형이 될 수밖에 없다. 따라서 원자가 쪼개지지 않게 설명하기 위해 기체 물질은 몇 개의 원자가 결합된 분자로 존재한다는 아보가드로의 분자설이 제기된다.

아래 모형은 분자모형으로 설명한 것으로서 기체반응의 법칙을 잘 설명하면서 동시에 돌턴의 원자설에도 어긋나지 않는다. 이렇게 분자의 개념을 도입하면 기체반응의 법칙을 잘 설명할 수 있다.