Nació en Eaglesfield un pueblo de Cumberland el 5 de septiembre de 1766. Fue el quinto hijo de una familia cuáquera de condición humilde. Desde muy chico tuvo que dedicarse a las tareas rurales pero no dejó de concurrir a la escuela cuáquera de Pardshow Hall donde su maestro John Fletcher le enseñó matemática, lengua inglesa, latín, griego y ciencias naturales. A los doce años dirigió una escuela donde los alumnos eran, generalmente, mayores que él. En 1785 abrió otra escuela en Kendall que dirigió hasta 1793 en que se mudó a Manchester, donde ejerció la docencia en una escuela presbiteriana.
Desde niño fue aficionado a la meteorología y a lo largo de su vida hizo más de 200.000 observaciones meteorológicas cuidadosamente anotadas en su diario de trabajo. En 1793 publicó en Manchester su primer libro Meteorological Observations and Essays. En 1799 se retiró de la escuela y se dedicó a dar clases particulares y a investigar privadamente temas relacionados con el comportamiento de los gases en la atmósfera. En 1802 enunció su “Ley de las presiones parciales” y al año siguiente, publicó su escala de pesos atómicos en la parte final de un trabajo sobre la ley de Henry, aunque no expuso los fundamentos de esa escala. En 1808 se publicó su obra más importante, el Volumen 1 de A New System of Chemical Philosophy que, a pesar de los trabajos de Gay Lussac sobre las relaciones de volúmenes en las combinaciones entre gases, suscitó una gran adhesión de la comunidad científica de la época. Las comprobaciones de Berzelius, Davy, Wollaston y otros científicos sobre la ley de las proporciones múltiples hicieron que durante la década siguiente a la publicación de su obra su fama se extendiese a toda Europa. En 1822, viajó a París donde fue nombrado miembro de la Academia Francesa de Ciencias y agasajado por los más importantes científicos franceses, encabezados por Laplace. Recibió una medalla de oro de la Corona Británica, fue nombrado Fellow de la Royal Society y recibido personalmente por el Rey William IV. En 1837 sufrió una parálisis parcial y su salud comenzó a deteriorarse. Sin embargo, no dejó de hacer observaciones meteorológicas un sólo día, incluso el de su muerte, el 27 de julio de 1844. Fue su interés por la controversia entre Proust y Berthollet la que concitó su atención sobre la naturaleza de las partículas que forman la materia. La hipótesis de que todos los átomos de un mismo elemento son iguales en peso, forma, etc., rondaba aparentemente en la cabeza de Dalton ya en 1802, pues comenzó a trabajar en su laboratorio tratando de relacionar masas de combinación.
