Как и современники, Кавендиш и Пристли разделяли флогистонную теорию горения. Им казалось, что водород Кавендиша либо сам является флогистоном, либо содержит его, а огненному воздуху (по терминологии Шееле) флогистона не хватает – именно по этой причине они активно и со взрывом соединяются от огня или электрической искры. Однако после того как Лавуазье предположил, что горение не является утерей веществом флогистона, а наоборот, соединение с чем-либо (кислородом), подтвердив свое предположение экспериментами по тщательному взвешиванию исходных веществ и продуктов сгорания.
Однако теория кислородного горения Лавуазье не появилась до визита Пристли в Париж, где он встретился в Лавуазье и рассказал ему о своём открытии дефлогистированного воздуха. Лавуазье выслушал коллегу и в конечном итоге пришёл к идее кислородного горения. Первоначально Лавуазье хотел незамысловато назвать обнаруженный им газ «дыхательным воздухом», однако позже остановился на названии «oxygenium», в котором комбинируются два греческих корня – «рождающий кислоту» (русский термин «кислород» является калькой-переводом с греческого на русский). Название в конечном итоге обусловлено тем, что многие оксиды при взаимодействии с водой дают кислоты. Исходя из природы его продукта взаимодействия с кислородом, «негорючий воздух» Кавендиша Лавуазье назвал hydrogenium – «рождающий воду».
В 1781 году ещё одна из работ Пристли мотивировала Кавендиша снова заняться изучением газов. Пристли со своим ассистентом Джоном Волтайром взрывали смеси воздуха и водорода с помощью электрических искр, обнаружив при исследовании этих процессов образование «росы» внутри реакционных сосудов. Кавендиш с присущей ему тщательностью убедительно доказал, что эта «роса» была чистой водой, образовавшейся в результате взаимодействия «негорючего воздуха» с «дефлогистированным воздухом» (кислородом), причем было подсчитано, что последний составляет пятую часть от атмосферного воздуха. Кавендиш назвал оставшиеся четыре пятых атмосферного воздуха «флогистированным воздухом» – воздухом, который насыщен флогистоном настолько, что уже не может принимать эту огнетворную субстанцию. Читатель, наверное, уже догадался, что сейчас мы называем этот газ «азотом». Кавендиш в переписке сообщил некоторым исследователям о синтезе воды, и вскоре вести об этом достигли Лавуазье, который повторил эксперимент и быстро опубликовал полученные результаты как собственную находку, не ссылаясь на Кавендиша и не благодаря его еще до того, как статья Кавендиша «Эксперименты с воздухом» была опубликована в 1784 году. Королевское научное общество выразило французской академии свой протест по поводу использования чужих результатов, и, надо отдать ему должное, Лавуазье немедленно принёс извинения.
Еще один спор о первенстве открытия