35岁时，他成为法国皇家科学院18名正式会员之一。也是从那年开始，他逐渐地取得了化学研究上的重大突破，步入化学家的行列，逐渐成为科学界的一位新星。
初进法国皇家科学院，拉瓦锡选择的一个研究课题是验证水能否变成土。在当时，许多人都相信水能变成土。亚里士多德的“四元素说”中就有水土互变的提法。17世纪比利时化学家海尔蒙特曾以栽柳树的实验（海尔蒙特将一柳树栽入一个土盆中，盆中的土是经过烘干称重的。除了经常给树淋水之外，不给树提供其他营养。5年后，柳树长成大树了。泥土经烘干，重量并没有减少。于是他认为柳树长大所增加的重重，只来源于水，因此水能转变为土，并为树所吸收）来支持这一观点。人们也时常发现在容器中煮沸水，时间长了总会有沉淀物生成。
拉瓦锡对这一观点表示怀疑，为此他设计了一个验证实验。他采用一种欧洲炼金术中使用过的很特别的蒸馏器。这种蒸馏器能使蒸馏物被反复蒸馏。他将蒸馏器称重，然后加入一定重量的经3次蒸馏后的蒸馏水。密封后点火加热，保持微热，同时进行观察。两周过去了，水还是清的。第三周，水开始出现很小一点固体，随后慢慢变大。第八周，固体因增长而沉淀下来。就这样连续加热了101天，蒸馏器中的确产生了固体沉淀物，冷却后，他首先称了总重量，发现总重量与加热前相比没有变化。后来他又分别对水、沉淀物、蒸馏器进行称量，结果是水的重量没变，沉淀物的重量恰好等于蒸馏器所减少的重量。据此拉瓦锡著写论文，驳斥了水转化为土的谬说。
氧气的发现是对拉瓦锡勤于思考、勇于探索的钻研精神的馈赠。其实，在此之前，已经有两位科学家触到了氧气的鼻尖，令人遗憾的是，囿于传统理论的束缚，他们都半途而废，从而将撩开氧气面纱的殊荣让给了拉瓦锡。
瑞典化学家舍勒在拉瓦锡以前，就通过实验制取了纯净的氧气。但是，作为“燃素学说”的忠实信徒，他错误地把这种气体叫“火气”，并且认为燃烧是火气与燃烧物中的燃素结合的过程，火和热是火气与燃素化合的产物，从而未能正确地解释燃烧现象。
几乎与此同时，英国化学家普利斯特里也通过实验制取了这种气体。他把蜡烛放在这种气体中，发现火焰比在空气中更加炽热明亮。他还把老鼠放进去，发现它比在等体积的寻常空气中活的时间约长了4倍。他亲自尝试了一下，一吸进去，便“觉得这种空气使呼吸轻快了许多，使人感到格外舒畅”，但他没有继续研究。
当科学的珍珠出现在舍勒和普利斯特里眼前的时候，他们没有鉴别出来，与机遇女神失之交臂。
于是机遇女神青睐的目光投向了拉瓦锡。他发现“燃素学说”存在着许许多多的破绽。比如，既然金属在煅烧中逸出燃素，那为什么重量反倒增加呢？而蜡烛呢，燃烧之后，竟一无所剩，似乎全部消失了。
为了弄清事实的真相，拉瓦锡开始了严格的实验。他首先仔细地称量了装有空气和固态物质的密闭容器，然后用放大透镜将阳光聚集在物质上，或者用火加热。当物质燃烧完后，再重新称量装有反应物的容器。他用各种不同的物质反复进行实验，结果都表明，密封容器的重量在燃烧前后都不变。
这是什么原因呢？拉瓦锡的大脑开始了紧张的思索。后来他终于得出结论：原来在没有密封的燃烧当中，空气中有一种新的气体物质元素参与了反应，使得物质燃烧前后重量不一。随后，他对这种新的气体元素的本质进行了认真的考察，确认这种元素除了助燃、助呼吸外，还能与许多非金属物质结合生成各种酸，为此他把这种元素命名为酸素，现在氧元素的化学符号O就是来源于希腊文酸素： oxygene。
对氧气作系统研究后，拉瓦锡明确地指出：空气本身不是元素，而是混和物，它主要由氧气和氮气组成。他进而提出，燃烧过程在任何情况下，都是可燃物质与氧的化合，可燃物质在燃烧过程中吸收了氧而增重。拉瓦锡关于燃烧的氧化学说终于使人们认清了燃烧的本质，统一地解释了许多化学反应的实验事实，为化学发展奠定了重要的基础。
之后，拉瓦锡开始对燃烧现象进行研究。
在这以前，波义耳曾对几种金属进行过煅烧实验，他认为金属在煅烧后的增重是因为存在火微粒。在燃烧中，火微粒穿过器壁而与金属结合。
德国化学家斯塔尔也进行了类似的实验。他认为金属在煅烧中放出了燃素。斯塔尔将有关燃素的观点系统化，并以此来解释当时已知的化学现象。由于燃素说的解释较过去的说法合理，很快被化学家所接受，成为18世纪占统治地位的化学理论。尽管一些实验研究的进展已披露了燃素说与实验事实的矛盾，但多数化学家还是设法调和这一矛盾，以维护燃素说。
18世纪70年代的一个秋天，拉瓦锡称量了定量的白磷，使之燃烧、冷却后又称量灰烬（P2O5）的质量，发现质量竟然增加了！他又燃烧硫磺，同样发现灰烬的质量大于硫磺的质量。他想这一定是什么气体被白磷和硫磺吸收了。于是他又改进实验方法：将白磷放入一个钟罩里，钟罩里留有一部分空气，钟罩里的空气用管子连接一个水银柱，用来测定空气的压力。加热到40℃时，白磷就迅速燃烧，水银柱上升。拉瓦锡还发现1盎司的白磷大约可得到2.7盎司的白色灰烬（即六氧化四磷），增加的重量和所消耗的1/5容积的空气重量基本接近。
拉瓦锡的发现和当时的燃素学说是相悖的。燃素学说认为燃烧是分解过程，燃烧产物应该比可燃物质量轻。他把实验结果写成论文，交给法国科学院。
从此他做了很多实验来证明燃素说的错误。他在实验记录本上写到：“我所做的实验使物理和化学发生了根本的变化。”他将新化学命名为“反燃素化学”。
拉瓦锡批判燃素学说：“化学家从燃素说只能得出模糊的要素，它十分不确定，因此可以用来任意地解释各种事物。有时这一要素是有重量的，有时又没有重量；有时它是自由之火，有时又说它与土素相化合成火；有时说它能通过容器壁的微孔，有时又说它不能透过；它能同时用来解释碱性和非碱性、透明性和非透明性、有颜色和无色。它真是只变色虫，每时每刻都在改变它的面貌。”
拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的《燃烧概论》，系统地阐述了燃烧的氧化学说，将燃素说倒立的化学给正立过来。这本书后来被翻译成多国语言，逐渐扫清了燃素说的影响。化学自此切断了与古代炼丹术的联系，揭掉神秘和臆测的面纱，取而代之的是科学实验和定量研究。化学由此进入定量化学即近代化学时期。因此称拉瓦锡是近代化学的奠基者。
拉瓦锡对化学的另一个贡献便是从试验的角度验证并总结了质量守恒定律。
早在拉瓦锡出生前后，多才多艺的俄罗斯科学家罗蒙诺索夫就提出了质量守恒定律，但没有得到广泛的传播。
拉瓦锡用硫酸和石灰合成了石膏，当他加热石膏时放出了水蒸气。拉瓦锡用天平仔细称量了不同温度下石膏失去水蒸气的质量。他的导师鲁伊勒把失去的水蒸气称为“结晶水”，从此就多了一个化学名词——结晶水。这次意外的成功使拉瓦锡养成了经常使用天平的习惯，由此，他总结出质量守恒定律，并成为他进行实验、思维和计算的基础。拉瓦锡指出：“由于人工的或天然的操作不能无中生有地创造任何东西，所以每一次操作中，操作前后存在的物质总量相等，且其要素的质与量保持不变，只是发生更换和变形，这可以看成是公理。”这番话体现了“物质不灭定律”的基本精神。
为了表明守恒的思想，拉瓦锡用等号而不用箭头表示变化过程。如糖转变为酒精的发酵过程表示为下面的等式：
葡萄糖碳酸（CO2）+酒精
这正是现代化学方程式的雏形。
拉瓦锡的思想超越了他的同时代人，因为他不仅注意到了物质在化学反应中性质的变化，而且注意到了数量上的变化，从而使得化学科学割断了与古代炼金术的最后一根纽带，以一种崭新的面目蓬勃发展起来。
法国大革命爆发后，拉瓦锡被诬陷犯有叛国罪，并处以绞刑。著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许长不出一个来。”
在我们的生活中经常听到各种各样的规则，接受着权威们的评价和解说，我们总是认为那是正确无误的。实际上，权威的言论和结论不一定都是正确的。拉瓦锡化学成就的取得就源于对权威的挑战。我们青少年应该学会用自己的眼睛观察这个世界。
近代原子论的提出者——道尔顿
恩格斯曾指出“在化学中，特别感谢道尔顿发现了原子论，已达到的各种结果都具有了秩序和相对的可靠性，已经能够有系统地，差不多是有计划地向还没有被征服的领域进攻，可以和计划周密地围攻一个堡垒相比。”并誉称他为“现代化学之父”。原因是他把古代模糊的原子假说发展为科学的原子理论，为近代化学的发展奠定了重要的基础。
道尔顿出生在英格兰北部一个穷乡僻壤。父亲是一位兼种一点薄地的织布工人，母亲生了6个孩子，有3个因生活贫困而夭折。道尔顿6岁起在村里教会办的小学读书。刚读完小学，他就因家境困难而辍学。但是他酷爱读书，在干农活的空隙还坚持自学。
到15岁时，道尔顿的学识已有很大提高，于是他离家来到附近的肯达尔镇上，在他表兄任校长的教会学校里担任助理教师。在这所学校里，他仍然坚持一边努力工作，一边发愤读书，无论是数学、自然科学，还是哲学、文学的书籍，他都广泛涉猎。据说在这所学校的12年中，他读的书比以后50年的还多。正是这种勤奋学习为他当时的教学和以后的科研奠定了坚实的基础。27岁时，道尔顿来到了曼彻斯特，受聘于一所新学院担任数学和物理学讲师。他开始系统地学习化学知识。在学习中，道尔顿有一种可贵的韧劲。每当遇到较难的运算题，他总是坚持要把难题解出，当同学们都放学回家了，他却常常端坐在教室里用心思考，绞尽脑汁，埋头解题。
就这样，道尔顿依靠不懈的努力自学成才。他曾说过：“如果我比我周围的人获得更多的成就的话，那主要——不，我可以说，几乎纯粹地——是由于不懈的努力。一些人比另外一些人获得更多的成就，主要是由于他们对放在他们面前的问题比起一般人能够更加专注和坚持，而不是由于他的天赋比别人高多少。”这是道尔顿的切身体会，也是他成功的经验总结。虚心地求教和不倦地自学终于使道尔顿成为一位知识渊博的学者。
道尔顿在曼彻斯特发表的第一篇文章是关于色盲的研究文章。这个成果是偶然发现的。圣诞节要到了，道尔顿为母亲买了一双深蓝色的袜子表示自己对老人的孝敬。当他把袜子送给母亲时，母亲却厉声责问他：“为什么买一双红色袜子？”因为依照当地的宗教习俗，红色是不祥的，妇女禁忌红色，由此道尔顿才发现自己的辨色能力与众不同。后来他经过认真地调查研究，发现他哥哥也和他一样，也具有不正常的辨色能力，同时另有一些人也具有这一病症。为此他撰写了论文，提出人类中存在着色盲这一病症。道尔顿的这一发现引起了社会公众的重视，所以在英国，色盲常被称为道尔顿症。
33岁时，道尔顿借了一间工作室，又在工作室附近租了一间简陋的民房，开始他清贫的以科研为主的生活。
道尔顿的生活很有规律，几乎每天都是早餐前先去实验室生火，吃完早餐后即开始工作，一直干到午餐时才出来。吃罢午餐，又继续进实验室工作，一直忙到晚上9点，晚餐后稍作休息，就进书房读书至夜半。这种生活就像时钟运转一样有规律。“午夜方眠，黎明即起”，成为道尔顿勤奋治学生活的真实写照。功夫不负有心人，勤奋的学习，刻苦的钻研，使道尔顿在攀登科学的山路上取得了一个又一个的成果。
从1301年起，他陆续完成了《关于极光》、《关于气压计》、《论降雨》、《关于温度计》、《混和气体的组成》、《论水蒸气的力》、《论蒸发》、《论气体受热膨胀》等论文。其中最突出的成果是，他在《论气体受热膨胀》的论文中清楚地提出了气体的热膨胀定律：“任何气体每上升一定温度时发生的体积膨胀是相同的。”在同一时期，法国化学家盖·吕萨克也提出了气体的体积随温度而改变的这一定律，所以现在人们常称气体热膨胀定律为道尔顿—吕萨克定律。
此后不久，道尔顿又进一步地提出了著名的混和气体的分压定律：混和气体的压力等于各组成部分在同样条件下所具有的压力之和。
牛顿在他的力学理论中，指出在物质微粒的运动中，同性相斥、异性相吸。根据这一思想，道尔顿假设在混和气体中，一类气体的原子并不排斥另一类气体的原子，仅仅是同类原子相互排斥。那么怎样证实气体原子的存在呢？
道尔顿认为，必须去测定各种原子的相对质量和不同原子合成新粒子的组成。为此道尔顿作了一些大胆的假设和推理。
首先他从物理学的角度出发，假定相同体积的气体在同温同压下，含有相同数目的原子。若这一假定能成立，他便可以通过测量相对的蒸汽密度来换算气体原子的相对质量。但是，他在氧气、氢气合成水的实验中发现，水的蒸气密度反而小于氧气的蒸气密度。于是他怀疑采用蒸气密度法来测算原子相对质量行不通。
采用物理学的实验方法行不通，道尔顿转向了化学。根据水的化学分子结构进行实验，得到了氧和氢化合的质量比；又由氨气的分析得到了氮和氢化合的质量比。有了这些质量比还不够，还必须知道化合物的微粒究竟由几个原子组成，才能换算出原子的相对质量。对此，道尔顿提出了由原子构成微粒（分子）的基本原则。
他的基本观点可归纳为三点：（1）化学元素均由非常微小、不可再分的微粒组成，这种微粒称为原子。原子在一切化学变化中均保持自己的独特性质，具有不可再分性。（2）同一元素所有原子的质量、性质都完全相同。不同元素的原子质量和性质各不相同，原子质量是每一种元素的基本特征之一。（3）不同元素化合时，这些元素的原子按简单整数比结合成化合物。
尽管道尔顿提出的原子论被后人发现存在许多错误，但是他关于原子的描述、原子量的计算是一项意义深远的开创性工作。他第一次把纯属臆测的原子概念变成一种具有一定质量的、可以由实验来测定的物质实体。道尔顿的原子学说为近代化学和原子物理学奠定了基础，是科学史上一项划时代的成就。