Apesar das dificuldades financeiras, Dalton conseguiu estudar e se tornar um professor de matemática e química. Ele foi um dos primeiros cientistas a ter aulas em escolas para crianças pobres em Manchester, na Inglaterra. Nesses anos, ele começou a se concentrar em questões relacionadas à teoria atômica.
Dalton propôs que os átomos são constituídos por partículas infinitamente pequenas, que são as menores unidades químicas e que cada elemento químico é composto por uma única espécie de átomo. Ele acreditava que os átomos eram esféricos, inquebráveis e imutáveis em suas propriedades. Além disso, supunha que os átomos de um mesmo elemento possuem a mesma massa e que a massa dos átomos de elementos diferentes é diferente.
Outra importante contribuição de Dalton foi a lei das proporções constantes. Ele observou que, em qualquer composto químico, os elementos estão presentes em proporções fixas e definidas. Por exemplo, na água (H2O), a proporção de hidrogênio e oxigênio é sempre de dois para um.
A teoria atômica de Dalton foi um avanço significativo na compreensão da estrutura da matéria. No entanto, com o tempo, novas descobertas científicas mostraram que sua teoria era limitada em relação à complexidade dos átomos, que se mostraram divisíveis em partículas menores e puderam ser identificadas.
Durante sua vida, Dalton recebeu muitas honrarias por suas pesquisas. Ele foi eleito membro da Royal Society, em 1822, e da Academia de Ciências da França, em 1830. Em 1834, ele foi condecorado com a medalha Copley, a mais alta honraria científica da Grã-Bretanha.
Além de sua contribuição para a ciência, Dalton também teve uma vida pessoal interessante. Ele nunca se casou e por muitos anos viveu com seu irmão em Manchester. Porém, ele se envolveu em vários romances não correspondidos e foi rejeitado várias vezes. Ele também sofria de daltonismo, uma condição que o impedia de distinguir certas cores, particularmente o verde e o vermelho.
Dalton morreu em Manchester, em 1844, aos 77 anos. Sua teoria atômica revolucionou o campo da química, e muitas de suas ideias continuam a ser estudadas e aplicadas hoje em dia. Ele é lembrado como um modelo para a dedicação à pesquisa científica, apesar das adversidades.