Ο νόμος των καθορισμένων αναλογιών, που εξηγήθηκε για πρώτη φορά στα τέλη του 1700 από τον χημικό Joseph Proust, είναι το θεμέλιο για την κατανόηση των χημικών συνδυασμών από τη σύγχρονη επιστήμη. Λέει ότι, σε οποιονδήποτε όγκο ή μάζα, τα στοιχεία μιας χημικής ένωσης θα διατηρήσουν την καθορισμένη αναλογία τους. Για παράδειγμα, μια ευρέως γνωστή χημική ένωση είναι το καθαρό νερό, που αποτελείται από υδρογόνο και οξυγόνο στον τύπο H2O. Ο νόμος των καθορισμένων αναλογιών λέει ότι ανεξάρτητα από την ποσότητα του νερού – είτε ένα ποτήρι, ένα βαρέλι βροχής ή ένα σταγονόμετρο – η αναλογία υδρογόνου προς οξυγόνο θα είναι πάντα ένα μέρος υδρογόνου προς οκτώ μέρη οξυγόνου. Αυτός ο νόμος ισχύει για τις αναλογίες σχεδόν όλων των χημικών ενώσεων.
Ο Προυστ ανακάλυψε τον νόμο ενώ διεξήγαγε πειράματα για τον προσδιορισμό των τύπων των χημικών ενώσεων. Τα πειράματά του σε μια περίοδο έξι ετών ήταν αρχικά σε μεταλλικές ενώσεις και τα συμπεράσματά του διέφεραν από την καθιερωμένη επιστήμη της εποχής. Οι ανακαλύψεις του Προυστ αμφισβητήθηκαν έντονα από άλλους επιστήμονες. Πιστεύεται ότι αυτή η αντίδραση οφειλόταν σε σύγχυση εκ μέρους των περισσότερων επιστημόνων του 18ου αιώνα σχετικά με τις διαφορές μεταξύ καθαρών και μικτών χημικών ενώσεων.
Ένας επιστήμονας που δεν διαφωνούσε με τον Προυστ ήταν ο Τζον Ντάλτον, ο οποίος ταυτόχρονα ανέπτυζε τη θεωρία του για τον νόμο των πολλαπλών αναλογιών. Ερχόμενος στην αρχή από διαφορετική οδό, παρατήρησε ότι όταν οι ενώσεις παρασκευάζονταν χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους, οι αναλογίες τους ήταν ευθέως ανάλογες με τα αρχικά σύνθετα στοιχεία. Επιπλέον, ισχυρίστηκε ότι αυτοί οι λόγοι εκφράζονται πάντα ως ακέραιοι αριθμοί. Όταν άκουσε το νόμο του Προυστ των καθορισμένων αναλογιών, συνειδητοποίησε ότι αυτός ο νόμος, σε συνδυασμό με τον νόμο των πολλαπλών αναλογιών, αποτέλεσαν τη βάση της παλαιότερης ατομικής θεωρίας, η οποία εξηγούσε τη συμπεριφορά των ατόμων σύμφωνα με σταθερούς νόμους.
Σήμερα, οι επιστήμονες θεωρούν τον νόμο των καθορισμένων αναλογιών μια κρίσιμη επιστημονική ανακάλυψη. Δεν είναι, ωστόσο, καθολικά αληθές. Υπάρχουν ορισμένες χημικές ενώσεις που συνδυάζονται εκτός των αυστηρών αναλογιών αυτού του νόμου. Τον 18ο αιώνα, ο πειραματισμός δεν ήταν τόσο ακριβής όσο θα γινόταν στους επόμενους αιώνες. Οι μετρήσεις δεν αναφέρθηκαν με αρκετή ακρίβεια ώστε να παρατηρηθούν διακυμάνσεις μεταξύ των στοιχείων που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή. Επιπλέον, τα ισότοπα και οι επιδράσεις τους στις ενώσεις δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί. Η παραγοντοποίηση της επίδρασης ελαφρών και βαρέων ισοτόπων στην ανάλυση ατομικών βαρών μπορεί να εξηγήσει τις εξαιρέσεις στον κανόνα.