在拉瓦锡的氧化学说提出之前，普遍流行着一种物质燃烧的理论，这就是燃素学说，该学说认为：“燃素是构成火的元素，充塞于天地之间，大气中含有燃素就会引起闪电，生物因含燃素才有生命，物质含有燃素才能燃烧。”拉瓦锡对当时所流行的这种理论相当不满，立意要搞清这个问题。
在他之前已经有两位化学家发现了氧气，一位是英国的化学家普利斯特里。1774年8月1日，他把氧化汞放在玻璃中加热，忽然发现有一种气体放出，他把这种气体取名为“脱燃素的空气”，也就是我们今天所说的氧气。
另一位是瑞典的药剂师卡尔.舍勒。他14岁跟一个药剂师当学徒，熟读各种化学名著，并且把书中所介绍的化学实验程序一一亲自试验。1773年，他用碳酸钠、碳酸汞、氧化汞、硝石和硝酸镁加热，都得到了一种气体，并把实验结果写入《水与空气》一书中，他比普利斯特里还早一年就发现了氧气，但他和普利斯特里同样都相信燃素说，根本没有意识到他们发现的伟大意义。法国科学家曾中肯地批评道：“普利斯特里是现代化学之父，但是，他绐终不承认自己的亲生女儿。”
拉瓦锡又是怎样在他们的基础上进行突破的呢？他不象普利斯特里和舍勒只注重物质高化现象的记录，而特别注重定量的研究，善于用天平作为研究的工具，他在一只瓶内放入锡，瓶子和瓶中的东西都在天平上称出其质量，作好记录，然后封闭瓶口进行加热，虽然锡已经变成灰，但是总质量并没有变化，打开瓶子后，发现锻烧后的锡质量却增加了。
这时，拉瓦锡对这些现象进行了认真的思考和分析：锡所增加的重量既非来自火中，亦非来自瓶外的任何物质，只可能是结合了瓶中空气的缘故；另一方面，当他打开瓶盖时，有一股空气冲进瓶中，这样瓶子和瓶中的锡重量就增加了，而且进入空气的重量正好和锡锻烧后增加的重量相等，从这一实验结果，他总结到：锡灰可以看作是锡与空气的化合物。
但是锡是与整个空气化合还是与部分空气化合呢？普利斯特里曾在1772年发现金属汞锻烧会吸收封闭空气体积的1/5。拉瓦锡经研究发现是金属被锻烧时只吸收部分空气，还有一部分空气不能与锡化合。他想，既然锡灰中含有这种气体，那就应该把这种气体取出来，但他把锡灰加热后并没有得到这种气体。
1774年10月普利斯特里访问巴黎，他应邀拜访了拉瓦锡。在吃饭时，普利斯特里谈起了他加热氧化汞的实验，引起了拉瓦锡的强烈火的兴趣，在拉瓦锡的盛情邀请下，他重做了一遍实验，拉瓦锡看后很受启发，回到实验室里，马上动手做关于氧化汞的实验，经过反复的实验、观察和记录，最后他得出了这样一个结论：空气是由能助燃的“氧气”和不能助燃的“氮气”组成，燃烧是可燃物和氧气化合的过程，从而彻底揭开了物质燃烧之迷。
1783年，他出版了他的名著《关于燃素的回顾》，宣布了他的化学理论基础的革新，他的夫人当从烧毁了燃素说创始人斯塔尔的著作，宣布了一个新的化学时代已经来临。
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