化学作为一门独立的自然科学学科出现是从波义耳开始的。波义耳继承了化学前科学时期的两种研究传统，并在自身的实践中把它们有机结合起来，为近代化学的形成和发展奠定了方法论基础。波义耳认为，物质是由无数众多的微粒组成的，而原始物质只有一种，其所以能够形成物质各异的元素质点，是由于各质点的大小、形状和运动的不同。这样，他就继承了古代原子论层次还原的研究传统，即把宏观层次表现出来的物体的化学性质，归结为微观的次一层次的化学基元要素——元素的结合。同时也就确定了化学的研究对象——元素。那么化学家如何通过对元素的研究进而把握物质的性质呢？波义耳认为，化学必须把理论的思辨同对自然现象的实验变革结合起来，即把化学研究立足于严密的实验基础之上，才能取得真正的成就。18世纪，由于严密的实验方法的发展使人们有可能对燃烧现象进行定量研究，为从逻辑上批驳燃素学说提供了实验依据。18世纪的化学革命标志着化学领域中实验——理论循环加速机制的形成。化学在19世纪的全面发展则进一步表明，人们在大量实验事实的基础上概括出化学理论，如原子论、元素周期律，又在化学理论指导下从事实验研究，如人们对未知元素的探索。