Han utvecklade Daltons atomteori som inkluderade följande nyckelpunkter:
* All materia består av atomer, som är odelbara och oförstörbara.
* atomer i ett givet element är identiska i storlek, massa och andra egenskaper.
* atomer av olika element skiljer sig i storlek, massa och andra egenskaper.
* kemiska reaktioner involverar kombination, separering eller omarrangemang av atomer.
Daltons teori baserades på experimentella observationer och förklarade många kemiska fenomen. Även om inte alla aspekter av hans teori har stått tidens test (till exempel, vet vi nu att atomer kan delas upp i subatomiska partiklar), gav hans arbete en avgörande grund för den moderna förståelsen av atomer.