这种白色固体肯定不是硫或土，更不是汞或水，它也没有盐的咸味，不会是“三元素说”中的盐，那它到底是什么呢？波义耳进行了实验，他把白色固体投入水中，结果白色固体在水中溶解了。
再把此溶液倾倒在放有滤布的漏斗中，滤布上什么也没留，原来白色固体物在水的作用下能够透过滤布上的小孔。加热蒸发此溶液，一直到水蒸发殆尽，此白色固体又如初再现。虽然波义耳没有完全搞清楚它究竟是什么物质，但实验已证明这绝不是“四元素说”或“三元素说”中的任何一种元素。波义耳已经初步认识到了元素的多样性。
波义耳还对同一种物质进行不同的实验处理以进行观察比较。他把沙子和灰碱这两种物质放在一起煅烧，使它们熔化在一起，生成了一种不能被火分解的坚硬的玻璃。而灰碱和油脂烧煮后则变成了肥皂，但将肥皂加热分解所得到的产物却是与灰碱和油脂截然不同的渣块。这说明同一物质经过不同的处理会转化为千差万别的东西；同时，也说明了物质的构成是极其复杂的，不是水、火、土、气或汞、硫、盐就能解释得了的，它们的性质也不是由冷、热、干、湿等几种原性所能概括的，这四种或三种物质不应被称为元素。
波义耳在总结实验事实的基础上，认识到自然界中存在着大量的元素，它们形成更复杂的物质。后者分解后，产生元素。元素是不变的，因为不能把它们分解。它们是由微粒构成的，这些微粒是永存的。波义耳举过一个例子：拿一点儿金子，放在王水里加热，可以看到，过一会儿它就溶解了。如果将溶液蒸干，将会得到一种新的物质；如果在溶液里加一点儿锌，底层就沉淀出一层金粉，这就是开始时溶解的金子。所以微粒虽然能改变自己的状态，但它是永存的，王水似乎破坏了金子的性质，但金子的实质——微粒是不变的。
波义耳承认物质中存在着某种本源，但他却怀疑旧观念。他根据由实验所得的结果进行了大胆的设想，提出了新的观点。
1661年，在《怀疑派化学家》这本划时代的名著中，波义耳从哲学的观点第一次给元素下了一个科学的定义，即“元素就是某种不由任何其他物体构成的或是互相构成的原始的和简单的物质，或是完全没有混杂的物质，它们是一些基本成分，一切被称为真正的混合物都是由这些成分直接混合而成的，并且最后仍可分解为这些成分”。他完全驳倒了帕拉塞斯关于硫、汞和盐之本源的学说，彻底摧毁了已存在两千多年的亚里士多德的“四元素说”。尽管从现代化学观点看，波义耳定义的元素实际上是单质，但在当时他能将单质和化合物、混合物区分开来，实在是难能可贵。
虽然波义耳并没有发现任何具体的元素，但是他却为元素确定了科学的定义，并以此为基础为化学的发展指明了方向。
作为一名怀疑派的化学家，波义耳认为以往的化学家遵循着过分狭隘的原则，把自己的任务看做是制造药物和转化金属。他既反对把化学归结为炼金术，也不同意把化学附属于医药学，而主张把化学看做一门独立的科学。化学的任务是阐明化学过程和物质构造，为此要采用实验的方法。从此，化学既有了科学的元素理论，也有了自己的研究方法和研究任务，无须再依附于别的学科。化学寻求的不是制造贵金属和有用药物的实用技巧，而是应该从那些技艺中找出一般原理。这是化学史上第一次明确地把化学与炼金术以及其他实用工艺加以区别，化学从此真正独立。这一切都应该归功于波义耳的伟大贡献。
正是由于波义耳不迷信权威，敢于向传统观念大胆挑战，才有了元素学说的创立。波义耳的元素学说，促使化学家用化学方法去分解各种物质以获得不同的化学元素，从而把化学引上了正确发展的道路。波义耳的元素学说为化学科学的发展奠定了理论基础，可以说，没有元素学说的创立，就不会有当今化学的繁荣。由于他的伟大贡献，他与拉瓦锡、道尔顿均被后人尊称为“近代化学之父”，他1661年发表的《怀疑派化学家》被视为近代化学的开端。
1789年法国爆发了大革命，拉瓦锡是当时法国政府的一个税务官，又在学术上因为坚持真理而得罪了很多人，所以拉瓦锡就成为“革命”的对象。大革命爆发不久，拉瓦锡就被捕入狱并被判死刑。判刑期间，欧洲各国有很多科学家都为他求情，希望能够留拉瓦锡一命，让他继续科学研究，“戴罪立功”。但最终拉瓦锡还是被判处了死刑。
就这样，1794年5月8日，51岁的拉瓦锡被押上断头台。临刑前，这位学者要求：“我情愿被剥夺一切，只要让我做一名普通的药剂师，做一点儿化学试验，就心满意足了。”然而，他的要求根本就得不到批准。
随着行刑官一声令下，刽子手砍下了拉瓦锡的脑袋。
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