有了上述这些铺垫，道尔顿的理论就呼之欲出了。正是基于他的理论，现代原子论的大厦才得以构建。需要补充的是，道尔顿远远不只是将原子确立为物质的基础而已，他还首次把原子概念和化学元素原理结合了起来。
道尔顿的研究基于当时新诞生的两个化学定律：质量守恒定律、定比定律。
关于质量守恒定律，古希腊哲学家即有论述。恩培多克勒坚定地认为，万物都不可能无中生有，因此宇宙从来就在，并将永续存在。1756年，学识渊博的俄国学者罗蒙诺索夫（M. Lomonosov）证明，在一个封闭系统中，化学物质的质量不会变化。物质既不会被创生，也不会被消灭，实验结果支持了这个观点。化学反应既没有凭空生成产物，也没有毁灭任何一种反应物，而是反应物百分之百完全转化成了产物。拉瓦锡通过一系列实验更加充分地证明了这一点，并在1773年公布了他的结论。
定比定律曾经由普利斯特里和拉瓦锡分别提出过，直到1794年，法国化学家普鲁斯特（J. Proust）进行了明确阐述。该定律指出，任何化合物其各个组成元素的质量比都是不变的。例如普鲁斯特发现，碳酸铜总是由固定比例的铜、碳和氧构成。以及，尽管锌可以和氧发生反应，生成两种不同的氧化物，每种各自的锌、氧比例也是固定的，并不存在中间量。如100克锌，要么和13.5克氧反应，要么同27克氧反应，而不能跟随便多少克（比如21克）氧发生充分反应。
道尔顿先后在其讲座和著作《化学哲学的新体系》中提出，所有物质都由质量各异的原子构成。不仅如此，任何原子只要质量相同，即为同一种原子，且总表现为同一种物质，即一种特定的元素。所以，一个锌原子不同于一个氧原子或者汞原子，却和任一锌原子无异，正如所有的氧原子都一样，所有的汞原子也都丝毫不差。
道尔顿用设计各异的圆圈表示各种元素的原子，但对于较大的分子来说，这种表示方法很快就显得捉襟见肘了
道尔顿的原子理论包含5个部分：
1.所有物质都由原子构成。
2.原子不可再分，且无法破坏。
3.同一元素的原子，性质和质量相同；不同元素的原子，性质和质量不同。
4.化合物由两种以上原子以整数比例构成。
5.化学反应过程中，原子发生了重组。(www.xing528.com)
道尔顿的原子理论至今依然大体正确，只不过第2点和第3点在他之后根据新发现做了修正。原子不再被认为不可分且不可破坏，首先人们发现了亚原子粒子，其次人类已可通过极大的力分解原子。另外，同一种元素的原子不见得必然完全相同。我们现在知道，许多元素有不同的变体，也就是我们之后会讲到的同位素。尽管如此，道尔顿的突破性成果仍然首次证明了，物质及其化学行为可通过原子模型进行统一解释。他的理论契合质量守恒定律：在任何化学或物理过程中，没有创生或制造出任何原子，但原子可通过重新组合而生成新的化学产品。
道尔顿
（1766—1844）
道尔顿出生于英国坎伯兰郡一个贫困的贵格会家庭。作为一名宗教“异见者”，他本来就没有资格上大学，更何况家庭条件也令他根本没有钱读书。不过，他在父亲和当地一位校长的教导下，12岁就开始当老师了。从15岁起，道尔顿就帮助哥哥在肯德尔镇运营一所贵格会学校。1787年，他开始写气象日记，在接下来的57年里，他一直坚持写这份日记，在去世前一天还做了最后的记录。对气象学的浓厚兴趣，也将他引向了对气体的广泛研究。
身为贵格会教徒，道尔顿的生活十分节俭。他从未结过婚，终生在英格兰北部生活和教书，坚持自己的科学研究直到去世。他的演讲吸引着大量听众，得到高度评价。他被授予了英国皇家学会和法国科学院院士称号，死后得到了国葬礼遇。
道尔顿的科学知识师承天才盲人学者约翰·果夫（John Gough）
道尔顿的一些木制原子模型。仅有少数几个留存下来，只有两种尺寸，而且我们不清楚它们代表的是哪些元素
在其理论的第4个要点中，道尔顿拓展了普鲁斯特的理论，提出了倍比定律。他发现，当原子可以有不止一种结合方式时（例如氮和氧可以构成一氧化氮或者二氧化氮），其结合后的质量总是最小化合质量的整数倍。比如在普鲁斯特的例子中，100克锌可与13.5克或者其2倍的氧结合，却不能与13.5克的一部分或非整数倍的氧结合。道尔顿看出，这种比例一定与原子的质量有关。也就是说，1个锌原子可与1个或2个氧原子结合，却不能与1个原子的残片结合。
这是个了不起的洞察。从那时起，化学家们奋斗了整整一个世纪，努力确认所有元素的原子质量。1805年，道尔顿发表了第一份原子质量表，其中只包含6种元素：氢、氧、氮、碳、硫和磷。道尔顿以最轻的元素氢为基准，将1这个相对质量赋予它，并继而计算出了其他各元素的相对原子质量。
道尔顿假定，总体而言，原子都是以1∶1的比率结合的，而当原子仅以一种比率结合时，“我们应当假定那产物一定是二元化合物，除非特定原因导致相反结论”。道尔顿的这个结论导致他对许多常见物质的构成有所误解，比如他认为水的化学式是HO而非H2O，氨气是NH而非NH3。
氢构成了一切？
1815年，英国化学家普劳特注意到，已知的原子质量全都大于氢，而且似乎都是氢的整数倍。他于是得出结论：元素都是由氢原子组合而成的。他把这种元素的基本构件命名为“母质”。这个想法起初看来很有道理，但1828年，瑞典化学家贝尔塞柳斯证明：并非所有元素的原子量都是氢原子量的整数倍，于是普劳特的假说被推翻了。贝尔塞柳斯发现，氯的原子量约为35.5，后来又发现了原子量各异的氯的同位素，从而解释了这一现象。总之，这一发现足以否定母质假说的正确性。尽管如此，卢瑟福还是给氢核起了“质子”这个名字，以表示对该假说的敬意。
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