C’est Antoine de Lavoisier (1743-1794) qui le premier définit un élément comme un corps simple ne pouvant être séparé en substances plus simples par des moyens chimiques. À peu près à la même époque (plus précisément en 1808), Joseph-Louis Proust (1754-1826), un chimiste français énonce la loi des proportions définies qui porte encore son nom aujourd’hui. Il soutient contre Berthollet, dans une polémique célèbre, le principe de la fixité absolue de la composition des espèces chimiques. Ces idées de Lavoisier et de Proust mettent en évidence une sous-structure invisible à l’œil nu formant un constituant intime de la matière. En 1803, John Dalton (1766-1844) précise la nature de cette sous-structure en introduisant l’idée que le monde matériel est constitué de particules élémentaires à savoir les atomes. Il est à noter que, pendant longtemps, les notions d’atome et de molécule furent souvent confondues.
En 1809, Joseph Gay-Lussac (1778-1850) met en évidence le fait que les gaz se combinent pour former des composés en proportions simples en ce qui concerne les volumes.
Le concept de molécule fut introduit, en 1811, par Amedeo Avogadro (1776-1856) et fut accepté par de nombreux chimistes en accord avec la loi de John Dalton (1766-1844) sur les proportions multiples.
C’est un peu plus tard qu’Avogadro propose sa fameuse hypothèse selon laquelle des volumes égaux de gaz, considérés dans les mêmes conditions de température et de pression, contiennent le même nombre de molécule…