Cet article propose de relire sous l’angle de l’atomisme la résurgence du thomisme et la création d’une « science catholique » au xixe siècle en France. Plus que tout autre domaine scientifique, la question de la structure de la matière apparaît à cette période comme l’enjeu central du conflit entre scientifiques anticléricaux et défenseurs de la tradition catholique romaine. Ces derniers vont alors cibler la théorie atomique, liée à la philosophie matérialiste en plein essor, et proposer comme alternative « concordiste » la théorie scolastique de la substance et de la forme. En intégrant dans la trame de l’histoire atomique ce retour de la philosophie de Thomas d’Aquin, on pourra lire d’un nouvel œil les positions antiatomistes de l’historien des sciences Pierre Duhem et du chimiste Jean-Baptiste Dumas.