Τα στοιχεία μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ανάλογα με τις οικογένειες στοιχείων. Γνωρίζοντας τον τρόπο ταυτοποίησης των οικογενειών, τα στοιχεία που περιλαμβάνονται και οι ιδιότητές τους βοηθούν στην πρόβλεψη συμπεριφοράς άγνωστων στοιχείων και των χημικών τους αντιδράσεων.
Μια οικογένεια στοιχείων είναι ένα σύνολο στοιχείων που μοιράζονται κοινές ιδιότητες. Τα στοιχεία ταξινομούνται στις οικογένειες επειδή οι τρεις κύριες κατηγορίες στοιχείων (μέταλλα, αμέταλλα, και ημιμεταλλικά) είναι πολύ ευρείες. Τα χαρακτηριστικά των στοιχείων σε αυτές τις οικογένειες καθορίζονται κυρίως από τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό ενεργειακό κέλυφος. Ομάδες στοιχείων, από την άλλη πλευρά, είναι συλλογές στοιχείων που ταξινομούνται σύμφωνα με παρόμοιες ιδιότητες. Επειδή οι ιδιότητες στοιχείων καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων σθένους, οι οικογένειες και οι ομάδες μπορεί να είναι οι ίδιες. Ωστόσο, υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι κατηγοριοποίησης των στοιχείων σε οικογένειες. Πολλοί χημικοί και τα βιβλία χημείας αναγνωρίζουν πέντε κύριες οικογένειες:
ο αλκαλικά μέταλλα αναγνωρίζονται ως ομάδα και οικογένεια στοιχείων. Αυτά τα στοιχεία είναι μέταλλα. Το νάτριο και το κάλιο είναι παραδείγματα στοιχείων αυτής της οικογένειας. Το υδρογόνο δεν θεωρείται αλκαλικό μέταλλο επειδή το αέριο δεν παρουσιάζει τις τυπικές ιδιότητες της ομάδας. Ωστόσο, υπό τις σωστές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, το υδρογόνο μπορεί να είναι ένα μέταλλο αλκαλίων.
Η μεγαλύτερη οικογένεια στοιχείων αποτελείται από μεταβατικά μέταλλα. Το κέντρο του περιοδικού πίνακα περιέχει τα μεταβατικά μέταλλα, συν τις δύο σειρές κάτω από το σώμα του πίνακα (λανθανίδες και ακτινίδες) είναι ειδικά μεταβατικά μέταλλα.