Desde el mundo antiguo han existido teorías filosóficas acerca de la composición de la materia por entidades discretas. Estas teorías trataban de definir la materia conocida desde la simplicidad de unos pocos componentes universales.
Los orígenes de las teorías científicas modernas sobre la estructura atómica de la materia se remontan a finales del siglo XVIII, cuando se estudiaron las reacciones químicas. Richter y Proust demuestran que los compuestos químicos contienen sienpre las mismas proporciones de reactivos.
Dalton explica este hecho en 1803 con su teoría atómica, según la cual los distintos elementos están formados por átomos distintos. En las reacciones químicas los átomos se recombinan, sin que puedan combinarse fracciones de dichos átomos. Dalton confeccionó una primera lista de pesos atómicos a partir de las proporciones en las que se producían las reacciones químicas.