建立
可是道爾頓發現，這項假定如果正確，在上述實例中，兩個氫原子和一個氧原子應當生成兩個“水原子”(後來稱水分子)，這樣，一個“水原子”中不就只能含有半個氧原子了嗎？為了解決這一矛盾，1811年義大利科學家阿伏加德羅在原子論中引進了“分子”的概念。他認為，構成任何氣體的粒子不是原子，而是分子。單質的分子是由同種原子構成的；化合物的分子是由幾種不同的原子構成的。在上述例子中，氫的分子是由兩個氫原子構成的，氧的分子是由兩個氧原子構成的，而水的分子是由兩個氫原子和一個氧原子構成的。
這樣，經過不同國家的許多人的努力，才逐步地建立了原子分子學說。
內容
這個學說認為：(1)物質是由分子組成的，分子是保留原物質化學性質的最小粒子。例如，糖溶解在一杯水裡，糖分子遍及全杯水，水就有了甜味。(2)分子是由原子組成，原子則是用化學方法不能再分割的最小粒子，它已失去了原物質（由分子構成的物質）的性質。例如，我們平時食用的食鹽(氯化鈉)的分子是由鈉原子和氯原子組成的，氯是有毒的，顯然食鹽的性質與氯和鈉的性質截然不同；另一方面，完全無害的元素碳和氮，組成的化合物卻可以是劇毒的氣體氰(CN)化物。
這個原子分子學說比以前的原子學說又有了很大進展。過去，在原子和巨觀物質之間沒有任何過渡，要從原子推論各種物質的性質是很困難的。現在，在物質結構中發現了分子、原子這樣不同的層次。因而我們可以認為，人們對於物質是怎樣構成的問題，認識已經接近物質的本來面貌了。
