חוק שימור החומר קובע כי חומר אינו נוצר יש מאין. כלומר כמות החומר ביקום היא קבועה כך שיסודות יכולים להתרכב מחדש בצורות שונות לפי לבואזיה.
לפני חוק שימור החומר
עד המאה ה-18 מדענים רבים ביצעו ניסויים בכדי לגבש תורה לתיאור מבנה החומרים בטבע. תורה במקרה זה מתייחסת לסט חוקים ותיאורים הניתנים להוכחה לפי לוגיקה וניסוי בהתאם לשיטה המדעית. כחלק מניסיון לפתח את תורת החומר הועלו השערות מגוונות ביניהן תורת פְלוֹגִּ'יסְטֶן (Phlogiston). תורת פלוג׳יסטן ניסתה לתאר תהליכי שרפה ותהליכי החלדה. לפי התורה בחומרים מסויימים קיים יסוד האש בתוכם כך שבתהליך שרפה האש משתחררת. בשריפת עַפְרָה (ore, מַחְצָב אדמה עם מתכת) בנוכחות פחם תתקבל מתכת העשירה בפלוג׳יסטון. בעת חשיפת מתכת לאוויר או מים ייפלט הפלג׳יסטון ותתקבל חלודה. לתורתו של פלוג׳יסטן הייתה בעיה מרכזית בכך שחלודה שקלה יותר ממתכת נקייה למרות פליטת הפלג׳יסטון.
המדען הצרפתי אָנְטוּאַן לָבוּאַזְיֶה (Antoine Lavoisier) מהמאה ה-18 הפריך את תורת פלוג׳יסטן בעזרת גילו יסוד החמצן, O2(g). לבואזיה הוכיח כי חמצן מהאוויר מתרכב כימית עם מתכת נקייה ליצירת חלודה ובחימום החמצן נפלט. אנטואן לבואזיה פסל את התורה הקודמת בכך שנתן הסבר חדש והתבסס על מדידות משקל מדויקות. לבואזיה שקל בקפדנות יתרה את משקל רכיבי התגובה ומצא כי המשקל הכולל נשאר קבוע. בספרו Traité Élémentaire de Chimie לבואזיה ניסח טבלה עם כל היסודות הידועים באותה תקופה. בספרו לבואזיה וניסח את חוק שימור החומר.
חוקי שימור בעידן המודרני
בעידן המודרני כימאים עדיין נשענים על חוק השימור כפי שניסח לבואזיה בשנת 1773. תמצית הרעיון של שימור חומר מגיעה מפילוסופיות קדומות מהודו ויוון העתיקות. בניגוד לפילוסופיות הקדומות לבואזיה היה הראשון להישען על מידע ניסיוני (אֶמְפִּירִי). כיום ידוע כי אטומים עוברים דעיכה רדיואקטיבית ולכן אטומים יכולים לשנות את זהותם, אחת מעובדות שעוד לא התגלו בתקופת לבואזיה אך עדיין מקיימת את חוק השימור. מדענים וחוקרים נתקלים בבעיה עם חוק השימור כאשר עוסקים בתחומי פיזיקה מודרנית. במקביל לחוק שימור החומר קיים גם חוק שימור האנרגיה. בפיזיקה מודרנית לפי איינשטיין לחומר (מסה) ואנרגיה יש קשה ישיר E=mc2. הקשר לפי איינשטיין ועוד גורמים לקשיים בהתייחסות כוללת לכל חוקי השימור.