化學元素週期表是根據原子序數從小至大排序的化學元素列表。列表大體呈長方形，某些元素週期中留有空格，使特性相近的元素歸在同一族中，如鹵素、鹼金屬元素、稀有氣體（又稱惰性氣體或貴族氣體）等。這使週期表中形成元素分割槽且分有七主族、七副族與零族、八族。由於週期表能夠準確地預測各種元素的特性及其之間的關係，因此它在化學及其他科學範疇中被廣泛使用，作為分析化學行為時十分有用的框架。

俄國化學家門捷列夫(Dmitri Mendeleev)於1869年發明週期表，此後不斷有人提出各種型別週期表不下170餘種，歸納起來主要有：短式表（以門捷列夫為代表）、長式表（維爾納式為代表）、特長表（以波爾塔式為代表）；平面螺線表和圓形表（以達姆開夫式為代表）；立體週期表（以萊西的圓錐柱立體表為代表）等。

教學上長期習用的是長式週期表。

當原子結構的奧秘被發現時，編排依據由相對原子質量改為原子的質子數﹙核外電子數或核電荷數﹚，形成現行的元素週期表。將元素按照相對原子質量由小到大依次排列，並將化學性質相似的元素放在一個縱列。每一種元素都有一個序號，大小恰好等於該元素原子的核內質子數，這個序號稱為原子序數。在週期表中，元素是以元素的原子序排列，最小的排行最前。表中一橫行稱為一個週期，一列稱為一個族（8、9、10縱行為一個族）。

原子的核外電子排布和性質有明顯的規律性，科學家們是按原子序數遞增排列，將電子層數相同的元素放在同一行，將最外層電子數相同的元素放在同一列。

元素週期表有7個週期，16個族。每一個橫行叫作一個週期，每一個縱行叫作一個族。這7個週期又可分成短週期（1、2、3）、長週期（4、5、6、7）。共有16個族，又分為7個主族（ⅠAⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA）， 7個副族（ⅠB ⅡB ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB），一個第Ⅷ族(包括三個縱行），一個零族。

元素在週期表中的位置不僅反映了元素的原子結構，也顯示了元素性質的遞變規律和元素之間的內在聯絡。使其構成了一個完整的體系稱為化學發展的重要里程碑之一。