Az oxigén elmélet az égés eredménye egy igényes, tartós kampányt építeni egy kísérletileg földelt kémiai elmélet az égés, a légzés, valamint a hamvasztás. A kialakult elmélet sok tekintetben a phlogiston-elmélet tükörképe volt, de az új elmélet alátámasztására szolgáló bizonyítékok megszerzése nemcsak az előző elmélet hibáinak és hiányosságainak bemutatását jelentette., A korai 1770s, amíg 1785-ben, amikor az utolsó darabok fontos az elmélet a helyére került, Lavoisier, a kollaboránsok végzett széles körű kísérletek célja, hogy előre hány pontot a kutatás határ.
Lavoisier kutatása az 1770-es évek elején a kalcináció súlynövekedésére és veszteségeire összpontosított., Ismert volt, hogy amikor a fémek lassan porokká (kalxokká) változtak, amint azt a vas rozsdásodásakor megfigyelték, a kalx valójában többet nyomott, mint az eredeti fém, míg amikor a kalxot fémre “csökkentették”, súlycsökkenés történt. A phlogiston-elmélet nem vette figyelembe ezeket a súlyváltozásokat, mert maga a tűz nem volt elkülöníthető és lemérhető. Lavoisier feltételezte, hogy valószínűleg a tűz helyett a levegő rögzítése és felszabadítása okozta a megfigyelt súlynövekedést és veszteséget. Ez az ötlet a következő évtized kutatásának menetét határozta meg.,
Az út mentén találkozott a kapcsolódó jelenségekkel, amelyeket meg kellett magyarázni. Az ásványi savakat például egy ásványi anyag, például kén tűzben történő pörkölésével készítették, majd a kapott kalxot vízzel keverték. Lavoisier kezdetben azt feltételezte, hogy a kén a tűzben lévő levegővel párosul, és hogy a levegő okozza a savasságot. Azonban egyáltalán nem volt nyilvánvaló, hogy milyen levegő tette a kénsavat. A problémát tovább bonyolította az új típusú levegő egyidejű felfedezése a légkörben., A brit pneumatikus vegyészek tették a legtöbb ilyen felfedezést, Joseph Priestley vezetésével. Priestley volt, annak ellenére, hogy nem ragaszkodott a phlogiston elmélethez, aki végül segített Lavoisier-nek az oxigén rejtélyének feltárásában. Priestley 1774 augusztusában izolálta az oxigént, miután felismerte azokat a tulajdonságokat, amelyek megkülönböztették a légköri levegőtől. Párizsban ugyanakkor Lavoisier és kollégái olyan reakciókkal kísérleteztek, amelyek megegyeznek a Priestley által tanulmányozott reakciókkal, de nem vették észre az összegyűjtött levegő új tulajdonságait., Priestley még abban az évben Párizsba látogatott, és a Tudományos Akadémia tiszteletére rendezett vacsorán tájékoztatta francia kollégáit az új levegő tulajdonságairól. Lavoisier, aki ismerte Priestley kutatásait, és nagyra tartotta őt, visszasietett a laboratóriumába, megismételte a kísérletet, és megállapította, hogy pontosan olyan levegőt produkált, amire szüksége volt az elméletének befejezéséhez. Az oxigént előállító gázt, a savak generátorát nevezte., Az oxigén izolálása lehetővé tette számára, hogy elmagyarázza mind az égés, a légzés, mind a kalcinálás során bekövetkezett mennyiségi, mind minőségi változásokat.