Elementer kan kategoriseres etter elementfamilier. Å vite hvordan man identifiserer familier, hvilke elementer som er inkludert, og deres egenskaper hjelper med å forutsi atferd av ukjente elementer og deres kjemiske reaksjoner.
En elementfamilie er et sett med elementer som deler felles egenskaper. Elementer er klassifisert i familier fordi de tre hovedkategoriene av elementer (metaller, ikke-metaller, og semimetals) er veldig brede. Egenskapene til elementene i disse familiene bestemmes først og fremst av antall elektroner i det ytre energiskallet. Elementgrupper, derimot, er samlinger av elementer kategorisert i henhold til lignende egenskaper. Fordi elementegenskaper i stor grad bestemmes av oppførselen til valenselektroner, kan familier og grupper være de samme. Imidlertid er det forskjellige måter å kategorisere elementer inn i familier. Mange kjemikere og lærebøker om kjemi kjenner igjen fem hovedfamilier:
De alkalimetaller blir anerkjent som en gruppe og familie av elementer. Disse elementene er metaller. Natrium og kalium er eksempler på elementer i denne familien. Hydrogen regnes ikke som et alkalimetall fordi gassen ikke har de typiske egenskapene til gruppen. Under riktige temperatur- og trykkforhold kan imidlertid hydrogen være et alkalimetall.
Den største familien av elementer består av overgangsmetaller. Sentrum av det periodiske systemet inneholder overgangsmetaller, pluss at de to radene under kroppen av bordet (lanthanides og actinides) er spesielle overgangsmetaller.