Angenommen, es gibt natürliche Zahlen mit jeweils mehreren unterschiedlichen Zerlegungen, dann auch wieder eine kleinste, genannt n. Dies kann keine Primzahl sein und zwei Zerlegungen von n können keinen gemeinsamen Primfaktor p enthalten, da dann auch n / p zwei verschiedene Zerlegungen hätte und kleiner als n wäre, im Widerspruch zur Annahme, dass n minimal ist. Es gilt also etwa n = p * a= q * b, wobei p und q Primzahlen sind, und es gilt p ungleich q, a ungleich b. Das abschließende Argument ist das Lemma von Euklid: Teilt eine Primzahl ein Produkt, so auch einen der Faktoren. Da n durch p teilbar ist, muss einer der Faktoren der anderen Zerlegung durch p teilbar sein und das ist b, denn q ist prim. Also taucht ein beliebiger Primfaktor stets in beiden Zerlegungen auf und damit sind sie identisch.
