Tất cả các phản ứng hóa học đều có bảo toàn khối lượng. Định luật bảo toàn khối lượng nói rằng nguyên tử không thể được tạo ra cũng như không bị phá hủy trong một phản ứng hóa học. Khám phá này do Antoine Lavoisier thực hiện năm1789, là nền tảng cơ bản cho hóa học hiện đại.
Bảo toàn khối lượng là lý do tại sao các phương trình mô tả phản ứng hóa học phải được cân bằng. Khi điều này được thực hiện, số lượng của mỗi loại nguyên tử là như nhau ở cả hai phía của phương trình. Trong một hệ thống kín, khối lượng của tất cả các sản phẩm và chất phản ứng là như nhau tại bất kỳ điểm nào trong quá trình phản ứng. Có thể bảo toàn khối lượng vì các nguyên tố được tìm thấy trong trái đất rất ổn định.