Mens gamle græske filosoffer som Democritus havde foreslået ideen om atomer, var Daltons teori den første, der var baseret på eksperimentelle beviser og til at foreslå specifikke egenskaber ved atomer. Han foreslog det:
* Alt stof består af små, udelelige partikler kaldet atomer.
* Atomer af et givet element er identiske i masse og egenskaber.
* Atomer af forskellige elementer har forskellige masser og egenskaber.
* Kemiske reaktioner involverer omarrangement af atomer, ikke deres skabelse eller ødelæggelse.
Daltons atomteori var et vigtigt gennembrud i forståelsen af stoffet og banede vejen for yderligere udvikling inden for kemi.