C'était un élément clé de sa théorie atomique, qui a déclaré:

* Toute la matière est composée d'atomes, qui sont des particules indivisibles et indestructibles.

* Les atomes d'un élément donné sont de taille, de masse et d'autres propriétés identiques.

* Les atomes de différents éléments diffèrent en taille, en masse et en autres propriétés.

* Les réactions chimiques impliquent la combinaison, la séparation ou le réarrangement des atomes.

L'idée de Dalton d'espace vide entre les particules expliquait pourquoi les gaz étaient compressibles et pourquoi ils se diffusaient plus facilement que les liquides ou les solides.