A primeira ideia costuma ser atribuída aos epicuristas, porém suas origens podem ser ainda mais antigas. A cosmogenia de Demócrito se baseia nesta ideia, que ele derivou de Leucipo.
Segundo Daubeny, Mosco, um fenício que floresceu antes da Guerra de Troia, teria estas ideias, assim como as mônadas de Pitágoras, cuja origem seria egípcia. Segundo Mr. Colebrooke, citado por Daubeny, os hindus também tinham, no passado, uma teoria atômica.
Pela teoria atômica de Epicuro, não havia nada além de matéria e espaço, sendo a matéria formada por formas geométricas inquebráveis, de várias formas, como redondas, quadradas, com raios, etc, porém em uma quantidade finita de formas distintas.
Estes átomos possuíam duas propriedades intrínsicas de movimento, uma tendência natural para descer e o movimento causado pelas suas colisões, que faria os átomos se afastarem.
Além destes dois movimentos, segundo Epicuro, alguns átomos possuiriam um terceiro movimento, que os faria descer em trajetórias oblíquas ou curvas. Os sólidos seriam produzidos por estes átomos quando eles estivessem em forma compacta, porém líquidos, ceras, madeira ou vapor quando eles estivessem menos compactos.
A teoria atômica teve, como oposição, a teoria dos quatro elementos de Empédocles, segundo a qual toda matéria é formada por terra, ar, fogo e água, misturados em proporções distintas.
Leibnitz se opôs à teoria atômica, porque ela contrariava dois de seus dogmas, a teoria da continuidade e a doutrina da razão suficiente.
Os átomos deveriam ser infinitamente duros e inelásticos, então, quando houvesse a colisão de dois átomos vindos em direção oposta, eles deveriam imediatamente interromper seu movimento, ou seja, passariam de um estado de movimento rápido para um estado de repouso, contrariando a lei da continuidade, pela qual nenhuma mudança pode se dar de forma abrupta, sem passar pelos estágios intermediários.
Os argumentos dos cartesianos contra a teoria atômica tem por base a matemática, pois nenhum corpo, do ponto de vista matemático, pode ser considerado indivisível.
Abbé Boscovich, um discípulo de Leibnitz, propôs que toda matéria era formada de pontos (no sentido matemático), que se repeliriam quando estivessem muito próximos, mas que se atrairiam se muito distantes. Para explicar as propriedades da água (em seus três estados), Boscovich supôs que duas partículas de água se repeliriam quando muito próximas, e haveria, de acordo com a distância as separando, regiões onde haveria atração e regiões onde haveria repulsão.
O primeiro passo na descoberta desta lei foi dado pelo químico alemão Wenzel que, no trabalho Lehre von den Verwandschaften, publicado em 1777 em Dresden, mostrou que sempre que dois sais neutros reagem entre si, o resultado são outros dois sais neutros, em que as proporções dos constituintes são mantidas.
Por exemplo, na reação de 19,7 gramas de sulfato anidro de prata (formado por 5 gramas de ácido sulfúrico com 14,7 gramas de óxido de prata) com 16,5 gramas de nitrato de bário (formado por 6,75 gramas de ácido nítrico com 9,75 gramas de óxido de bário produz-se 21,5 gramas de nitrato de prata e 14,75 gramas de sulfato de bário.
Desta forma, observa-se que existe uma simetria na reação, ou seja, os 21,5 gramas de nitrato de prata são resultado da neutralização dos 6,75 gramas de ácido nítrico com os 9,75 gramas de óxido de bário, e os 14,75 gramas de sulfato de bário são resultado da neutralização dos 5 gramas de ácido sulfúrico com os 9,75 gramas de óxido de bário.
Com isto, fica demonstrado que 5 gramas de ácido sulfúrico são equivalentes a 6,75 gramas de ácido nítrico, assim como 14,75 gramas de óxido de prata a 9,75 de óxido de bário.
[Nota 5] Analogamente, o mesmo esquema pode ser usado para analisar a reação de 21,5 gramas de nitrato de prata com 7,5 gramas de fosfato anidro de sódio, resultando em 10,75 gramas de nitrato de sódio e 18,25 gramas de fosfato de prata. A conclusão é que 5 gramas de ácido sulfúrico, 6,75 de ácido nítrico e 3,5 de ácido fosfórico são equivalentes, assim como 4 gramas de óxido de sódio, 9,75 de óxido de bário e 14,75 de óxido de prata.
Richter, um químico prussiano, expandiu o trabalho de Wenzel, e colocou todas as substâncias químicas em uma única escala, medindo suas capacidades relativas de saturação de ácidos e bases, fazendo a química, que até então havia apenas sido uma ciência qualitativa, se tornar uma ciência quantitativa. O texto de Richer, publicado em 1792, se chamava Anfangsgrunde der Stoichiometrie.
O próximo passo foi dado por Mr. Higgins, que, em 1789, no trabalho entitulado A Comparative View of the Phlogistic and Anti-Phlogistic Theories, propôs que que a diferença entre o ácido sulfuroso e o ácido sulfúrico é que, no primeiro, uma partícula de enxofre se combina com uma partícula de oxigênio, enquanto que no segundo, uma partícula de enxofre se combina com duas de oxigênio.
Além disto, nos compostos de azoto e oxigênio, estes se combinam nas proporções de 1 para 1,2,3,4 e 5.