主要成就
創立原子論。1803年繼承古希臘樸素原子論和牛頓微粒說，提出原子論，其要點：
(1)化學元素由不可分的微粒—原子構成，他認爲原子在一切化學變化中是不可再分的最小單位。
(2)同種元素的原子性質和質量都相同，不同元素原子的性質和質量各不相同，原子質量是元素基本特徵之一。
(3)不同元素化合時，原子以簡單整數比結合。推導並用實驗證明倍比定律。如果一種元素的質量固定時，那麼另一元素在各種化合物中的質量一定成簡單整數比。
最先從事測定原子量工作，提出用相對比較的辦法求取各元素的原子量，並發表第一張原子量表，爲後來測定元素原子量工作開闢了光輝前景。
此外，道爾頓在氣象學、物理學上的貢獻也十分突出。他是一個氣象迷，自1787年開始連續觀測氣象，從不間斷，一直到臨終前幾小時爲止，記下約20萬字的氣象日記。1801年還提出氣體分壓定律，即混合氣體的總壓力等於各組分氣體的分壓之和。他還測定水的密度和溫度變化關係和氣體熱膨脹係數相等等。遺憾的是道爾頓曾固執地反對爲他解圍的阿伏加德羅分子學說而傳爲“笑話”。
爲了把自己畢生精力獻給科學事業，道爾頓終生未婚，而且在生活窮困條件下，從事科學研究，英國政府只是在歐洲著名科學家的呼籲下，纔給予養老金，但是道爾頓仍把它積蓄起來，奉獻給曼徹斯特大學用作學生的獎學金。
1793年道爾頓依靠從盲人哲學家高夫那裏接受的自然科學知識，成爲曼徹斯特新學院的數學和自然哲學教師。來到學院不久，他發表了《氣象觀察與隨筆》，在其中描述了氣溫計氣壓計和測定露點的裝置，在附錄中提出原子論的模型。但是這本書售量很少。1794年道爾頓被選爲曼徹斯特文學和哲學學會會員，這個學會由普利斯特里的學生創建，討論神學和英國政治之外的各種問題。10月31日他在學會宣讀了《關於顏色視覺的特殊例子》。在這篇文章中，他給出了對色盲這一視覺缺陷的最早描述，總結了從他自身和很多身上觀察到的色盲症的特症，如他自己除了藍綠方面的顏色，只能再看到黃色。所以色盲又被很多人稱爲道爾頓症。1799年新學院遷移到約克，道爾頓仍然留在曼徹斯特，此時他已經很有名氣，可以靠作家庭教師爲生。
1800年道爾頓開始擔任學會祕書，隨後進行氣體的壓強研究。他加熱相同體積的不同氣體，發現溫度升高所引起的氣體壓強變化值與氣體種類無關。並且當溫度變化相同時，氣體壓強變化也是相同的。他實際上得到了和後來查理和蓋·呂薩克同樣的結論，但是他沒有繼續深究這個問題。1801年道爾頓將水蒸汽加入乾燥空氣中，發現混合氣體中某組分的壓強與其他組分壓強無關，且總壓強等於兩者壓強和，即道爾頓分壓定律。同年道爾頓最親密的朋友威廉·亨利發現了難溶於水的氣體在水中的溶解數量與壓強成正比，即亨利定律。隨後亨利也觀察到對於混合氣體也存在同樣關係，只不過壓強換成了氣體的分壓值。道爾頓從這一研究成果得出溶解是純物理過程的結論。
道爾頓提出了較系統的化學原子學說，引入了原子和原子量，並在容積分析方法上做出了開拓性的貢獻。
道爾頓建議用簡單的符號來代表元素和化合物的組成。
道爾頓是首位發現色盲現象的科學家。
人物評價
原子論建立以後，道爾頓名震英國乃至整個歐洲，各種榮譽紛至沓來，1816年，道爾頓被選爲法國科學院院士;1817年，道爾頓被選爲曼徹斯特文學哲學會會長;1826年，英國政府授予他金質科學勳章;1828年，道爾頓被選爲英國皇家學會會員;此後，他又相繼被選爲柏林科學院名譽院士、慕尼黑科學院名譽院士、莫斯科科學協會名譽會員，還得到了當時牛津大學授予科學家的最高榮譽——法學博士稱號。在榮譽面前，道爾頓開始時是冷靜的、謙虛的，但是後來榮譽越來越高，他逐漸變得有些驕傲和保守，並走向了思想僵化、固步自封。不過還好，他對科學的熱愛始終如一。道爾頓一生正如恩格斯所指出的：化學新時代是從原子論開始的，所以道爾頓應是近代化學之父。
在科學理論上，道爾頓的原子論是繼拉瓦錫的氧化學說之後理論化學的又一次重大進步，他揭示出了一切化學現象的本質都是原子運動，明確了化學的研究對象，對化學真正成爲一門學科具有重要意義，此後，化學及其相關學科得到了蓬勃發展;在哲學思想上，原子論揭示了化學反應現象與本質的關係，繼天體演化學說誕生以後，又一次衝擊了當時僵化的自然觀，爲科學方法論的發展、辯證自然觀的形成及整個哲學認識論的發展具重要意義。
