Dmitri Mendeleev publiserte den første periodiske tabellen i 1869. Han viste at når elementene ble bestilt iht atomvekt, resulterte et mønster der lignende egenskaper for elementer gjentas periodisk. Basert på arbeidet til fysikeren Henry Moseley, ble det periodiske systemet omorganisert på grunnlag av økende atomnummer i stedet for på atomvekt. Den reviderte tabellen kan brukes til å forutsi egenskapene til elementer som ennå ikke var oppdaget. Mange av disse spådommene ble senere underbygget gjennom eksperimentering. Dette førte til formulering av periodisk lov, som sier at de kjemiske egenskapene av elementene er avhengig av atomnummeret.
Den periodiske tabellen viser elementer etter atomnummer, som er antallet protoner i hvert atom i det elementet. Atomer med et atomnummer kan ha varierende antall nøytroner (isotoper) og elektroner (ioner), men forblir likevel det samme kjemiske elementet.
Elementene i det periodiske systemet er ordnet i perioder (rader) og grupper (kolonner). Hver av de syv periodene er fylt sekvensielt med atomnummer. Grupper inkluderer elementer som har
samme elektronkonfigurasjon i deres ytre skall, som resulterer i gruppeelementer som deler lignende kjemiske egenskaper.Det er to sett med grupper. Elementene i gruppe A er representative elementer, som har s eller p subnivåer som deres ytre bane. Elementene i gruppe B er ikke-representative elementer, som delvis har fylt d undervlak (the overgangselementer) eller delvis fylte f-underhøyder (the lantanidserie og aktinidserie). Romertall- og bokstavbetegnelsene gir elektronkonfigurasjonen for valenselektronene (f.eks. Vil valenselektronkonfigurasjonen til et gruppe VA-element være s2p3 med 5 valenselektroner).
En annen måte å kategorisere elementer er avhengig av om de oppfører seg som metaller eller ikke-metaller. De fleste elementer er metaller. De er funnet på venstre side av bordet. Helt til høyre inneholder ikke-metaller, pluss at hydrogen viser ikke-metale egenskaper under vanlige forhold. Elementer som har noen egenskaper til metaller og noen egenskaper som ikke-metaller kalles metalloider eller semimetaller. Disse elementene finnes langs en sikksakk-linje som går fra øvre venstre del av gruppe 13 til nederst til høyre i gruppe 16. Metaller er generelt gode ledere av varme og elektrisitet, er formbare og smidige og har et skinnende metallisk utseende. I motsetning til dette er de fleste ikke-metaller dårlige ledere av varme og elektrisitet, har en tendens til å være sprø faste stoffer og kan anta en hvilken som helst av en rekke fysiske former. Mens alle metaller unntatt kvikksølv er faste under vanlige forhold, kan ikke-metaller være faste stoffer, væsker eller gasser ved romtemperatur og trykk. Elementer kan videre deles inn i grupper. Grupper av metaller inkluderer alkalimetaller, jordalkalimetaller, overgangsmetaller, basiske metaller, lantanider og aktinider. Grupper av ikke-metaller inkluderer ikke-metaller, halogener og edle gasser.