La ley de las proporciones definidas establece que muestras diferentes de un mismo compuestos siempre contienen los elementos constituyentes en las mismas proporciones en masa. Esta ley por lo general se atribuye a Joseph Proust, químico francés que la publicó en 1799, ocho años antes de que la teoría de Dalton fuera propuesta. La ley dice si, por ejemplo, se analizan muestras del gas dióxido de carbono (CO2) obtenido de fuentes diferentes, se encontrará en cada una de las muestras la misma relación en masa entre carbono y oxígeno. En la actualidad este enunciado parece obvio, porque normalmente se espera que todas las moléculas de un mismo compuesto tengan la misma composición, es decir, que contengan las mismas proporciones de átomos de los elementos constituyentes. Si las proporciones de los diferentes átomos son fijas, también lo serán las masas de dichos átmos.