Esta fue una parte clave de su teoría atómica, que declaró:

* Toda la materia está compuesta de átomos, que son partículas indivisibles e indestructibles.

* Los átomos de un elemento dado son idénticos en tamaño, masa y otras propiedades.

* Los átomos de diferentes elementos difieren en tamaño, masa y otras propiedades.

* Las reacciones químicas implican la combinación, separación o reordenamiento de átomos.

La idea de Dalton de espacio vacío entre partículas explicó por qué los gases eran compresibles y por qué se difundieron más fácilmente que los líquidos o los sólidos.