化學史上，人們把氫元素的發現與“發現和證明了水是氫和氯的化合物而非元素”這兩項重大成就，主要歸功于英國化學家和物理學家卡文迪許（1731-1810）。

一、18世紀的英國化學家卡文迪許

卡文迪許是一位百萬富翁，但他生活十分樸素，用自己的錢在家里建立了一座規模相當大的實驗室，一生從事于科學研究。曾有科學史家說：卡文迪許“是具有學問的人中最富的，也是富人當中最有學問的。”他觀察事物敏銳，精于實驗設計，所做實驗的結果都相當準確，而且研究范圍很廣泛，對于許多化學、力學和電學問題以及地球平均密度等問題的研究，都作出了重要發現。

　　在１８世紀末以前，曾經有不少人做過制取氫氣的實驗，所以實際上很難說是誰發現了氫，即使公認對氫的發現和研究有過很大貢獻的卡文迪許本人也認為氫的發現不只是他的功勞。早在16世紀，瑞士著名醫生帕拉塞斯就描述過鐵屑與酸接觸時有一種氣體產生；17世紀時，比利時著名的醫療化學派學者海爾蒙特（1579-1644）曾偶然接觸過這種氣體，但沒有把它離析、收集起來。

波義耳雖偶然收集過這種氣體，但并未進行研究。他們只知道它可燃，此外就很少了解。1700年，法國藥劑師勒梅里（1645-1715）在巴黎科學院的《報告》上也提到過它。最早把氫氣收集起來，并對它的性質仔細加以研究的是卡文迪許。

1766年卡文迪許向英國皇家學會提交了一篇研究報告《人造空氣實驗》，講了他用鐵、鋅等與稀硫酸、稀鹽酸作用制得“易燃空氣”（即氫氣），并用普利斯特里發明的排水集氣法把它收集起來，進行研究。

他發現一定量的某種金屬分別與足量的各種酸作用，所產生的這種氣體的量是固定的，與酸的種類、濃度都無關。他還發現氫氣與空氣混合后點燃會發生爆炸；又發現氫氣與氧氣化合生成水，從而認識到這種氣體和其它已知的各種氣體都不同。但是，由于他是燃素說的虔誠信徒，按照他的理解：這種氣體燃燒起來這么猛烈，一定富含燃素；硫磺燃燒后成為硫酸，那么硫酸中是沒有燃素的；而按照燃素說金屬也是含燃素的。所以他認為這種氣體是從金屬中分解出來的，而不是來自酸中。

他設想金屬在酸中溶解時，“它們所含的燃素便釋放出來，形成了這種可燃空氣”。他甚至曾一度設想氫氣就是燃素，這種推測很快就得以當時的一些杰出化學家舍勒、基爾萬（1735-1812）等的贊同。由于把氫氣充到膀胱氣球中，氣球便會徐徐上升，這種現象當時曾被一些燃素學說的信奉者們用來作為他們“論證”燃素具有負重量的根據。

但卡文迪許究竟是一位非凡的科學家，后來他弄清楚了氣球在空氣中所受浮力問題，通過精確研究，證明氫氣是有重量的，只是比空氣輕很多。他是這樣做實驗的：先把金屬和裝有酸的燒瓶稱重，然后將金屬投入酸中，用排水集氣法收集氫氣并測體積，再稱量反應后燒瓶及內裝物的總量。這樣他確定了氫氣的比重只是空氣的9%。但這些化學家仍不肯輕易放棄舊說，鑒于氫氣燃燒后會產生水，于是他們改說氫氣是燃素和水的化合物。