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돌턴은 영국의 컴벌랜드(Cumberland)주의 작은 촌락인 이글스필드(Eaglesfield)에서 1766년 9월 6일 탄생하였다. 그의 아버지는 아주 가난한 직물공이었고 그는 형제는 많아서 어릴 때 부터 고생스러운 가정이었다. 돌턴家는 영국의 非國敎派 중에서도 그 규율이 가장 엄격한 쿠에카(Quakers)교도이었으므로 그도 일생 동안 이 宗派에 속해 있었다. 돌턴이 받은 유일한 학교 교육은 마을의 국민학교뿐이었다. 그는 로빈손(Elihu Robinson)이라는 과학적 학식을 가진 쿠에카 교도로부터 수학을 교육받았고, 일생동안 로빈손과 교제를 계속하였다. 이 사람은 氣象學에 능통하였고 기계류를 손수 만들었다. 돌턴은 이 사람의 영향으로 기상학에 취미를 가지게 되었다.
12세 때, 돌턴의 수재가 인정되어, 마을 국민학교의 교장이 되었다. 이 학교는 쿠에카 교도의 집회장을 사용하였는데 1780년 폐쇄되었고, 1781년 15세 때 형 Jonathan과 함께 켄달(Kendal)이라는 곳으로 와서 쿠에카 교도의 학교를 경영하고, 이때 수학, 라틴어, 그리스어, 프랑스어 등을 독학으로 공부하였다. 그는 각가지 과학 연구를 하였고, 나날의 온도, 기압, 雨量 등의 기상학상의 관측을 손수 만든 기구로서 측정하였는데 죽을 때까지 하루도 빠지지 않았다고 한다. 처음엔 켄달의 기숙학교(boarding school)에서 조교로 4년간 일을 하였는데, 다음엔 교장이 되어 약 8년간이나 일을 하였다. 이 켄달에 있는 동안 돌턴은 여가의 시간을 기상 관측에 관한 많은 논문도 작성하였는데, 이것들은 모두 자기 혼자서 독학으로 이루어낸 것이었다.
뿐만 아니라 돌턴의 연구는 다방면에 미쳐서 때로는 식물학, 곤충학, 수학에까지 연구의 손을 뻗었는데 자기 연구 수행에 많은 편의를 제공받았던 만체스터의 New College로 옮아 간 것은 1793년이었다.