La prima effettiva classificazione degli elementi avviene dopo il congresso del 1860. Nel 1863, il chimico inglese Newlands ordina gli elementi in base alla loro massa atomica crescente e trova che, dopo una serie di 7 elementi, il successivo ha proprietà simili all'elemento iniziale della serie precedente.
Successivamente, il chimico Mendeleev ordina gli elementi conosciuti in base a una legge periodica degli elementi, allineando gli elementi in base alla massa atomica crescente e prende in considerazione anche le loro proprietà chimiche.
La moderna tavola periodica proposta da Mendeleev non corrisponde all'attuale tavola periodica. La differenza più importante è nella logica con cui gli elementi sono disposti: il criterio d'ordine è il numero atomico.
Le proprietà fisiche e chimiche degli elementi sono una funzione periodica del loro numero atomico Z. Gli elementi chimici presentano ciclicamente proprietà simili, e le strutture elettroniche più esterne degli elementi si ripetono periodicamente dopo aver completato un livello.
Poiché elementi della stessa colonna presentano caratteristiche simili, ogni colonna è detta gruppo. Il numero e la disposizione degli elettroni sul livello più esterno determinano la somiglianza delle proprietà chimiche e fisiche degli elementi di un gruppo.
Il posto che ciascun elemento occupa nel sistema periodico dipende dal suo numero atomico Z. Gli elementi presenti sono 118 e le righe orizzontali formano 7 periodi. Il numero di ciascun periodo indica il livello principale di energia sul quale è possibile trovare gli elettroni di valenza.
I periodi brevi vanno dal primo al terzo periodo, dove gli elettroni appartengono al sottolivello se p. I periodi lunghi vanno dal quarto al settimo periodo, dove gli elettroni vanno a completare il sottolivello d e f.
Gli elementi che chiudono i periodi sono i gas nobili, caratterizzati da una bassissima reattività dovuta alla loro configurazione elettronica stabile. Le colonne verticali formano i gruppi, che hanno una doppia numerazione (numeri arabi e numeri romani). I gruppi principali sono simboleggiati dai numeri romani.
In fondo alla tavola sono presenti due file di 14 elementi metallici, conosciuti come lantanidi e attinidi.
Gli elementi che appartengono allo stesso gruppo della tavola periodica presentano proprietà simili famiglie. Ad esempio, gli elementi del gruppo I sono conosciuti come metalli alcalini, mentre quelli del gruppo II sono i metalli alcalino-terrosi. Al centro della tavola si trovano i metalli di transizione del blocco d, e in fondo alla tavola i lantanidi.
