A origem desta hipótese remonta a filosofia, no período pré-socrático. Na época, uma das maiores preocupações dos filósofos era discutir o mínimo da matéria, do que tudo era constituído, a arché.
Os quatro elementos foram propostos por Empédocles de Agrigento, que firmou que a arché, ou essência material de todas as coisas, eram compostas de: A água, fogo, terra e ar. Eles se combinariam e seriam movidos por dois princípios universais, o do ódio e amor, a união e repulsa entre eles que dariam forma as mais diversas substâncias e corpos físicos.
• Fogo: Quente e seco,
• Água: Fria e úmida,
• Ar: Quente e úmido,
• Terra: Fria e seca.
Ainda existem em adaptações místicas a adoção e um quinto elemento, normalmente a quintessência ou éter, mais também podendo ser considerado o relâmpago ou o metal. Os alquimistas aceitavam a concepção dos quatro elementos, embora o conceito de átomo aprovado hoje já existisse, sendo criado pelo também filósofo Demócrito de Abdera, mais sua hipótese só foi aprovada pela ciência mais de dois mil anos depois de sua época.
Essa teoria perdurou como ciência absoluta por séculos, até que o desenvolvimento da química como ciência nos últimos séculos começaram a duvidar da legitimidade do conceito dos quatro elementos, indo de químicos como Lavoisier até Mendeleev, o criador da tabela periódica.