המהפכה התבססה בעיקר על עבודתו של הכימאי הצרפתיאנטואן לבואזיה (ידוע כ"אבי הכימיה המודרנית").[2]
ב-20 בפברואר1773 כתב לבואזיה: "חשיבות הקץ אותו אנו רואים הביאה אותי לקחת על עצמי את כל העבודה הזו, שנראה כי נועדה להביא מהפכה ב...כימיה. נותר לבצע סדרת ניסויים כבירה." כאשר כתב מילים אלה במחברת המעבדה שלו, עמד לשנות לעד את הפרקטיקה והרעיונות של הכימיה.[3]
כמה גורמים הביאו למהפכה זו, ביניהם ביסוס הטענה כי אוויר אינו יסוד, אלא מורכב משבעה יסודות שונים במצב גז. כימאים כמו הנרי קוונדיש וג'וזף פריסטלי ביצעו ניסויים רבי חשיבות לאישוש עובדות אלה. לבואזיה גם תרגם את עולם המושגים הארכאי והטכני של הכימיה לשפה מובנת יותר להמונים הלא-משכילים. הדבר הביא לעניין ציבורי בלימוד ועיסוק בכימיה. כאשר תיאר את המשימה של חידוש הנומנקלטורה הכימית, ציין לבואזיה:[4] "עלינו לבצע טיהור מוחלט, כי הם עשו שימוש בשפה אניגמטית, ייחודית להם עצמם, המציגה משמעות אחת ליודעי-דבר, ואחרת להמונים, ובאותה עת אינה מכילה דבר ניתן להבנה הגיונית על ידי אלה או אלה."
המהפכה החלה ב-1789, עת פורסם חיבורו של לבואזיה, "Traite Elementaire de Chimie" ("יסודות הכימיה"). בפרסום זה, ובאלה שבאו אחריו, תיאר לבואזיה את הרכב האוויר והמים, וטבע את המונח "oxygen" (חמצן). הוא הסביר גם את תיאורית הבעירה, ונפטר מתיאורית הפלוגיסטון, אותה החליף ברעיון הקלוריק. "יסודות" שילב כמה רעיונות של "הכימיה החדשה", ותיאר את הניסויים וההגיון שהובילו את לבואזיה למסקנותיו.
במהפכה הכימית, כימאים מודרניים הפריכו טענות אותן העלו היוונים הקדמונים, ונחשבו לעובדות במשך אלפי שנים. לדוגמה, הכימאים החלו לציין כי כל המבנים הכימיים מורכבים מיותר מארבעה יסודות.