En el modelo atómico de Dalton se establece que los átomos tienen masa. A esa masa la llamamos masa atómica y es una característica que los distingue. La masa atómica varía dependiendo del tamaño del átomo; entre más grande sea, mayor será su masa. La masa atómica de Dalton es diferente a las masas comunes porque es relativa. Esto quiere decir que la masa de todos los átomos está relacionada con la del más pequeño de ellos, la del hidrógeno. Por ser el átomo más pequeño se dice que su masa es igual a 1. Así, la masa relativa de Dalton se refiere a "cuántas veces más masa tiene un átomo con respecto a la del hidrógeno". Dalton utilizó un método experimental para determinar las masas atómicas y realizó reacciones que le permitieron obtenerlas experimentalmente con base en la razón de masa de las sustancias. Con este mismo método hoy sabemos que la masa del oxígeno es 16 veces más grande que la masa del hidrógeno, y la del nitrógeno 14 veces mayor.
