Priestley isolierte 1774 in Südengland bei einem Experiment ein besonderes Gas, das die Flamme einer Kerze heller leuchten ließ. Bei einem weiteren Versuch leitete er etwa 60 Milliliter von diesem Gas in eine Glasglocke, unter die er eine Maus setzte. Er beobachtete, dass diese Maus wesentlich später starb als eine Maus unter einer Glasglocke, die normale Luft enthielt. Priestley atmete dieses Gas auch selbst ein und sagte, dass er danach eine gewisse Zeit viel leichter und freier atmen konnte.

Damit hatte Joseph Priestley den Sauerstoff entdeckt!a Er nannte dieses Gas allerdings dephlogistierte Luft. Warum? Er ging davon aus, dass er Luft entdeckt hatte, der Phlogiston fehlte — eine hypothetische Substanz, von der man damals annahm, sie verhindere die Verbrennung. Priestleys Schlussfolgerung war zwar nicht richtig, dennoch sehen viele in dieser Entdeckung den „absoluten Höhepunkt seines Lebenswerks“.