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化学曾在18世纪获得过长足的发展，但在19世纪初期却陷入了迷茫的阶段。
很多人凭借新发现的物质获得了大量财富，因此化学在19世纪初期被认为是一种不绅士的、商人的东西。这种观念使得许多优秀的人才在投入化学领域时有所顾忌。笑气（N 2 O）在该世纪前半世纪一直被当作一种“高级毒品”。直到1846年，有人把它不合适地用作麻醉药品，这已经算得上是对这种物质的“严肃”对待了。
本杰明·汤普森因为在法国大革命中错误的站队，不得不抛妻弃子逃到英国，之后又到了德国。在德国，他被授予“神圣罗马帝国伦福德伯爵”。1799年他在伦敦创建了皇家科学研究所，这几乎是当时唯一一所旨在研究化学的有名望的科学机构。值得一提的是，1805年伦福德在法国停留期间迎娶了拉瓦锡的遗孀拉瓦锡太太。
1811年，阿伏伽德罗发现：体积相等的两种气体在压强和温度相等的情况下，拥有相等的分子数。这个发现后来被称为阿伏伽德罗定律。阿伏伽德罗定律为更精确地测量原子的大小和质量奠定了基础。不幸的是，直到1860年，阿伏伽德罗定律才得以公开发表。
道尔顿是极少数从事化学研究的贵族。他在1808年首先宣布了原子的性质。
1778年出生于英国彭赞斯贫民家庭的汉弗莱·戴维在17岁时自修化学，之后发现了笑气的麻醉作用，被认为是发现元素最多的科学家。
戴维接管皇家科学研究所之后，他接连发现了钾、钠、锰、钙、锶和铝6种金属元素。这与他的才华与努力紧密相关，但更重要的是他发现了一种可以分离出金属的好方法：电解。他发现了12种元素，这几乎占了当时所发现元素的1/5。
由于信息交流的不通畅，化学物质的命名一直处于混乱状态。瑞典J.J.伯采留斯规定将希腊文或者拉丁文名字缩写之后来表示这种物质，采用上标数字来表示分子中原子的原子数量，如H 2 O 2 。后来这种方法被改为了下标，就成了H 2 O 2 。
尽管经过多次整理，但即使到了19世纪末期，化学物质的表示仍然混乱不堪。如当时，C 2 H 2 既可以指乙烯，也可以指沼气。
门捷列夫出生在一个富裕的大家庭里，获得过良好的教育。他在完成学业后留在当地的一所大学任教，在学校里，他总是以乱蓬蓬的形象出现，一年只修剪一次头发和胡子。1869年，门捷列夫创造性地将当时盛行的把元素按原子量和按性质排列的方法结合在一起，发明了门捷列夫元素周期表。据说他是从牌戏中按花色排横行、按点数排纵行的方法得到启发。
周期表最伟大的意义在于，在仅有63种已知元素的情况下，它成功预知了其他元素，并且我们找到的元素都无一例外地能够列到那张表里。
在19世纪中期以前，热质说统治着人们对于热现象的认识。这种理论认为，热是通过一种无质量的热质的流动而传递的。热质也被译作“燃素”，在热质说中，热是一种物质，无法产生或消灭，因此热的守恒就成了这种理论中的一个基本假设。这种理论很难得到伦福德的相信，在经过一系列实验以及努力之后，这种理论最终为热的分子运动论所替代。
19世纪，人们用钻头加工炮筒。他们发现钻头快速加工炮筒时，炮筒在短时间内会产生大量热，但他们并不知道这些热量是从哪里来的。
有人认为这是因为铜屑和炮筒的比热容不同造成的，伦福德很快就否定了这种说法。
旋转钝钻头以使掉落尽可能少的铜屑，一段时间后，温水由于摩擦产生的热量而沸腾了。伦福德也因此完成了自己题为《论摩擦激起的热源》的论文。这种理论最终在许多科学家的努力下被人们接受，开创了分子运动论。
分子运动论从物质的微观结构出发来阐述热现象规律。该理论认为一切物体都是由大量分子构成的，这些分子处于不停息的，无规则热运动状态。分子之间有空隙，存在着相互作用的引力和斥力。
18世纪初，汉弗莱·戴维通过电解法分离发现了12种元素，这是一个相当大数量的发现，而门捷列夫元素周期表的出现让这些发现都能找到合适的位置。
电解是将电流通过电解质溶液或熔融态电解质，在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程。尼柯尔森和卡莱尔1800年发表的论文《利用电池电流分解水的方法》给予了戴维启示。
门捷列夫将每7个元素分成一组，按性质相似排成纵行，同时按照质子数从少到多排成横行。这样从上到下看是一组关系，从左往右看又是一组关系。