1789年，法国化学家安图瓦·罗朗·拉瓦锡（Antoine-Laurent Lavoisier，1743-1794）（如右图）推翻“燃素”说，提出“元素”说。他说，这种“元素”物质不能被任何化学过程再分解。他提出的元素表是不完整的，且有一些错误，但是他对完整元素表的提出起到了重要作用。基于他的工作，科学家们提出近代的看法：即所有物质能被分解为109种元素，所有元素是由原子构成，所有原子由质子、中子和电子构成，等等……。
英国化学家、物理学家罗伯特·波义耳（Robert Boy1e，1627-1691）（如左图）曾对几种金属进行过煅烧实验。1673年波义耳发表的《使火与焰稳定并可称重的新实验》是一篇重要论文，波义耳认为金属在煅烧后增重是因为存在火微粒，在煅烧中，火微粒穿过器壁而与金属结合,即: 金属+火微粒——>金属灰。在这个实验中，波义耳使用了天平，把定量的手段带进了化学研究之中。
1702年，德国化学家恩斯特·斯塔尔（Georg Ernst Stahl，1660-1734）（如右图）也进行了类似的实验。他认为金属在煅烧中放出了燃素，即: 金属+燃素——>金属灰。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，但多数化学家仍然维护燃素说。
1772年9月，拉瓦锡开始对燃烧现象进行研究。拉瓦锡在研究了化学史的概况和前辈化学家的工作之后，决心解决燃素说与实验事实的矛盾。他对磷、硫等易燃物的燃烧进行观察和测定，发现磷、硫在燃烧中增重是由于吸收了空气。于是他想到，金属在煅烧中增重是否属于同一原因？1774年，他重做了波义耳关于煅烧金属的实验。他将已知重量的锡放入曲颈瓶中，密封后称其总重量。然后经过充分加热使锡灰化。待冷却后，称其总重量，确认其总重量没有变化。尔后在曲颈瓶上穿一小孔，发现瓶外空气带着响声冲进瓶内，再称其总重量和金属灰的重量，发现总重量增加的值恰好等于锡变成锡灰后的增重。拉瓦锡又对铅、铁等金属进行了同样的锻烧实验，得到相同的结论。由此拉瓦锡认为燃烧金属的增重是金属与空气的一部分相结合的结果，否定了波义耳的火微粒之说，对燃素说提出了质疑。
那未，与金属相结合的空气成分又是什么？当时人们还不了解空气具有两种以上组分，拉瓦锡也无从推断。1774年10月，英国化学家约瑟夫·普利斯特列（Joseph Priestley，1733-1804）（如左图）访问巴黎。在拉瓦锡举行的欢迎宴会上，普利斯特列告诉拉瓦锡，在3个月前，他曾在加热水银灰的实验中发现一种具有显著助燃作用的气体。这信息给拉瓦锡以启示，他立即着手汞灰的合成和分解。实验事实使拉瓦锡确信，煅烧中与金属相结合的决不是火微粒或燃素，可能是最纯净的空气。1775年末，普利斯特列发表了关于氧元素（他命名为脱燃素空气）的论文后，拉瓦锡恍然大悟，原来这种特殊物质是一种新的气体元素。随后，他对这种新的气体元素的性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，而是混合物，它主要由氧气和氮气组成。1778年他进而提出，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。所谓的燃素实际上是不存在的。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，并从此取代了燃素学说，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。
长期以来，水也被看作是一种元素。在氧元素被确认后的1781年，英国化学家卡文迪什（Henry Cavendish 1731-1810）（如右图）发现在氢气与普通空气或氧气的混和合气中通电、发生火花时，会有水珠的生成，这一实验证明水是一种化合物。但是由于卡文迪什仍旧信仰燃素说，所以对这一实验结果不能作出清晰的解释。卡文迪什的助手布拉格登（Sir Charles Blagden，1748-1820）1783年6月访问巴黎时，将这一实验告诉了拉瓦锡。拉瓦锡立即进行了跟踪实验，不仅合成了水，同时还将水分解为氧气和氢气，再次确认了水的组成，并且用氧化理论给以准确的说明。
运用氧化理论，拉瓦锡弄清了碳酸气就是碳与氧元素的化合物。他又根据酒精一类有机化合物在燃烧中大都生成碳酸气和水的事实，建立了有机化合物的分析法，将有机物在一定体积的空气和氧气中燃烧，用苛性碱溶液来吸收其产生的碳酸气，再从残留物中计算出生成的水量，由此确定有机化合物中所含的碳、氢、氧三种元素的比例数。
根据氧化理论，1777年拉瓦锡发表论文，指出动物呼吸是吸入氧气，呼出碳酸气。他与法国天文学家和数学家皮埃尔·西蒙·拉普拉斯（Pierre Simon Laplace，1749-1827）（如左图）合作，1782年设计了冰的热量计，测定了一些物质的比热和潜热。同时证明动物的呼吸也属于一种燃烧现象。
拉瓦锡的氧化学说是对燃素说的否定，他关于水的组成、空气的组成等一系列实验成果是对亚里士多德四元素说的批判，为了与新的理论相适应，1785年，拉瓦锡和他的同行合作编写了《化学命名法》，强调指出每种物质必须有一固定名称，单质命名尽可能表达出它的特性，化合物的命名尽可能反映出它的组成。他们建议对过去被称为金属灰的物质应依据它的组成命名为金属氧化物；酸、碱物质使用它们所含的元素来命名；盐类则用构成它们的酸和碱来命名。这样一来，汞灰应称为氧化汞，矾油应叫作硫酸等等，从而奠定了现代化学术语命名的基础。当今所用的化学术语的大部分都是依据这一命名法而来的。
拉瓦锡把质量不变的规律作为他思维推理的前提。这种质量守恒的思想在他1789年出版的《化学纲要》中，作了清楚的阐述，这是他对近代化学发展的又一突出的贡献。就在《化学纲要》这部名著中，拉瓦锡总结了他化学研究的实践经验，发展了波义耳提出的元素概念，提出元素是化学分析到达的终点，即在当时用任何化学手段都不能分解的物质可称为元素。据此他还列出了一张包括33种元素的分类表。现在看来，这张表虽然存在一些错误，但是世界公认这是第一张真正的化学元素表。
综观拉瓦锡的实验研究和理论建树，拉瓦锡既没有发现新物质，也没有提出新的实验项目，甚至没有创新或改进实验手段或方法，然而他却在重复前人的实验中，
通过严格的合乎逻辑的步骤，阐明了所得结果的正确解释，作出了化学发展上的不朽功绩。成功的原因是多方面的，首先他强调了实验是认识的基础，他的治学座右铭是：“不靠猜想，而要根据事实。”他在研究中一直遵循“没有充分的实验根据，从不推导严格的定律”的原则。这种尊重科学事实的思想使他能把前人所作的一切实验看作只是建议性质的，而不是教条，从而批判地继承了前人的工作成果，敢于进行理论上的革命。（如左图：拉瓦锡的实验设备）
拉瓦锡善于学习，善于进行分析综合、判断推理，提出新的学术思想。他能把前人对于同一实验所作的不同解释加以分析比较，从中发现矛盾和问题，为此他选择了一些关键的跟踪实验作为自己研究的突破点，并在实验中，保持清醒头脑。拉瓦锡在实验分析中遵循“必须用天平进行精确测定来确定真理”的信条，除了细致地观察实验外，他还善于捕捉那些化学反应中各种物质变化的相互联系，不被表面现象所迷惑，透过现象深入到本质，从整体上去认识反应的本质。
就在拉瓦锡在科学研究上取得一个又一个的重要进展时，1789年法国大革命爆发，拉瓦锡由于曾经担任过包税官而入狱，被诬陷与法国的敌人有来往，犯有叛国罪，于1794年5月8日处以绞刑（如上左图）。法籍意大利数学家、物理学家约瑟夫·拉格朗日(Joseph Louis Lagrange,1736-1813)（如上右图）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。”
