Ντμίτρι Μεντελέγιεφ δημοσίευσε τον πρώτο περιοδικό πίνακα το 1869. Έδειξε ότι όταν τα στοιχεία διατάχθηκαν σύμφωνα με ατομικό βάρος, προέκυψε ένα μοτίβο όπου παρόμοιες ιδιότητες για στοιχεία επανεμφανίζονταν περιοδικά. Με βάση το έργο του φυσικού Χένρι Μοσέλι, ο περιοδικός πίνακας αναδιοργανώθηκε με βάση την αύξηση του ατομικού αριθμού παρά του ατομικού βάρους. Ο αναθεωρημένος πίνακας θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη των ιδιοτήτων των στοιχείων που δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί. Πολλές από αυτές τις προβλέψεις τεκμηριώθηκαν αργότερα μέσω πειραματισμού. Αυτό οδήγησε στη διατύπωση του περιοδικός νόμος, ποιές Πολιτείες ότι οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων εξαρτώνται από τους ατομικούς τους αριθμούς.
Ο περιοδικός πίνακας παραθέτει στοιχεία ανά ατομικό αριθμό, που είναι ο αριθμός των πρωτονίων σε κάθε άτομο αυτού του στοιχείου. Τα άτομα ενός ατομικού αριθμού μπορεί να έχουν ποικίλους αριθμούς νετρονίων (ισότοπα) και ηλεκτρονίων (ιόντα), αλλά παραμένουν το ίδιο χημικό στοιχείο.
Τα στοιχεία στον περιοδικό πίνακα είναι διατεταγμένα σε
έμμηνα (σειρές) και ομάδες (στήλες). Κάθε μία από τις επτά περιόδους συμπληρώνεται διαδοχικά με ατομικό αριθμό. Οι ομάδες περιλαμβάνουν στοιχεία που έχουν το ίδια διαμόρφωση ηλεκτρονίων στο εξωτερικό τους κέλυφος, το οποίο προκύπτει σε στοιχεία ομάδας που μοιράζονται παρόμοιες χημικές ιδιότητες.Υπάρχουν δύο ομάδες ομάδων. Τα στοιχεία της ομάδας Α είναι τα αντιπροσωπευτικά στοιχεία, που έχουν δευτερεύοντα επίπεδα s ή p ως εξωτερικές τροχιές. Τα στοιχεία της ομάδας Β είναι τα μη αντιπροσωπευτικά στοιχεία, τα οποία έχουν γεμίσει εν μέρει d sublevels (το μεταβατικά στοιχεία) ή μερικώς γεμάτα f υποστρώματα (το σειρά Lanthanide και το σειρά ακτινίδης). Οι ονομασίες ρωμαϊκού αριθμού και γραμμάτων δίνουν τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων για τα ηλεκτρόνια σθένους (π.χ., η διαμόρφωση ηλεκτρονίου σθένους ενός στοιχείου ομάδας VA θα είναι s2Π3 με 5 ηλεκτρόνια σθένους).
Ένας άλλος τρόπος κατηγοριοποίησης στοιχεία είναι ανάλογα με το αν συμπεριφέρονται ως μέταλλα ή μη μέταλλα. Τα περισσότερα στοιχεία είναι μέταλλα. Βρίσκονται στην αριστερή πλευρά του τραπεζιού. Η άκρη δεξιά πλευρά περιέχει τα μη μέταλλα, ενώ το υδρογόνο εμφανίζει μη μεταλλικά χαρακτηριστικά υπό κανονικές συνθήκες. Στοιχεία που έχουν ορισμένες ιδιότητες των μετάλλων και ορισμένες ιδιότητες των μη μετάλλων ονομάζονται μεταλλοειδή ή ημιμέταλλα. Αυτά τα στοιχεία βρίσκονται κατά μήκος μιας γραμμής ζιγκ-ζαγκ που εκτείνεται από την επάνω αριστερή πλευρά της ομάδας 13 έως κάτω δεξιά της ομάδας 16. Τα μέταλλα είναι γενικά καλοί αγωγοί θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, είναι ελαστικοί και όλκιμοι και έχουν λαμπερή μεταλλική εμφάνιση. Αντιθέτως, τα περισσότερα μη μέταλλα είναι κακοί αγωγοί θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, τείνουν να είναι εύθραυστα στερεά και μπορούν να πάρουν οποιαδήποτε από πολλές φυσικές μορφές. Ενώ όλα τα μέταλλα εκτός από τον υδράργυρο είναι στερεά υπό κανονικές συνθήκες, τα μη μέταλλα μπορεί να είναι στερεά, υγρά ή αέρια σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση. Τα στοιχεία μπορούν να υποδιαιρεθούν περαιτέρω σε ομάδες. Ομάδες μετάλλων περιλαμβάνουν τα αλκαλικά μέταλλα, μέταλλα αλκαλικών γαιών, μέταλλα μετάβασης, βασικά μέταλλα, λανθανίδες και ακτινίδια. Ομάδες μη μετάλλων περιλαμβάνουν τα μη μέταλλα, αλογόνα και ευγενή αέρια.