去粗取精，門提列夫尋若前人的足跡，靠著自己的思想，終於發現了元素週期律，發明了元素週期表，立下了科學史上的勳業。
積極探索 步步逼近
這個紛健複雜的世果，究意是怎樣形成的?這個問題從古到今都引起人們的深深思索。
真正科學地認識元素是從17世紀開始的。1661年，英國化學家玻意耳給元素下了一個科學的定義：元素是一種單質，它可以和其他元素相結合而形成化合物。如果把它從化合物中分離出來後，它便不能再被分解為任何比它更為簡單的物質了。從玻意耳開始，化學家們就不斷進行實驗，想弄清哪些物質可以再分解為更簡單的物質，哪此物質不能再分解了。經過一二百年的努力，人們已弄清楚，在自然界中天然存在的元素有94種，另外還有19種元素是在實驗室中人工“製造”的，在自然界中並不存在。
隨著近百種元素被逐一鑑別，人們自然對這幾十種簡“單”物“質”(單質)之間的關係發生了興趣。
1789年，法國化學家拉瓦錫曾把他自己確認為可信的33種元素，根據其物理性質分為金屬、非金屬、氣體和土質四大類。但這種分類沒有抓住元素之間的內在聯絡，顯得太籠統，因而對科學研究的指導意義不大。
進入19世紀，人們開始將各種零散的關於元素的知識進行總結和歸納，試圖從中找出規律性的東西，來滿足當時科學發展的需要。
當時，原子量已日漸被公認是元素的重要特徵之一，因此，從原子量入手是很自然的一條思路。
1829年德國化學家德貝賴納研究了當時已知的54種元素的相對原子質量和化學性質間的關係，發現了幾個“三元素組”。19世紀中葉英國化學家格拉德斯通、奧德林和法國化學家杜馬等人對元素做了分類，但是他們只得到了局部的結論。
1858年義大利化學家坎尼扎羅提出了測定相對原子質量的方法，統一的相對原子質量被迅速測定出來，這為發現化學元素之間內在聯絡的工作創造了有利條件。1862年法國化學家德尚庫託瓦提出“螺旋圖”，把已知元素按相對原子質量由小到大的順序排列在繞在圓柱體上的螺線上，某些性質相似的元素排在同一條母線上，如鋰、鈉、鉀以及氯、溴、碘等，這是化學歷史上第一次提出的元素週期性，但卻未能起到應有的作用。
1865年英國化學家紐蘭茲把已知元素按相對原子質量由小到大的循序排列成表，他發現從任意一種元素算起，第8種元素的性質與第1種的相似，他把這個規律稱為“八音律”。這種表的前兩列幾乎與現代週期表第2、3週期相對應，但由於是按相對原子質量大小機械排列的，所以未能揭示出元素間的內在聯絡。1869年德國花學家邁爾提出一張元素週期表，明確指出元素性質是相對原子質量的週期函式，但他的工作偏重於元素的物理性質。
上面提到的這些科學家們，在探索元素週期律的征途上都各自做出了貢獻，從不同角度、在不同程度上描述了化學元素之間的相互關係，雖然都沒有切實找到他們已經意識到的真理，但他們的工作一步步地向直理通近，為週期律的發現開闢了道路。
合理揚棄一“表”規律
在化學進步的歷史過程中，由於科學資料的積累和科學研究的不斷深入，終幹在19世紀後半期具備了發現週期律的條件。在這個時期，偉大的俄國化學家門捷列夫，當仁不讓地承擔起這一歷史的重任，在批判地繼承前人工作成果的基礎上，加上自己的實驗和研究，完成了元素週期律的發現。
1869年門捷列夫仔細研究了大量資料後，在前人工作的基礎上製作了他的第一張週期表。到1906年他逝世前一年，他建立了各種形式的元素週期表，具體表達元素週期律。
門捷列夫明確地給元素週期律下了定義：元素在單質和形成的複雜物質中所表現出的物理和化學性質與元素的相對原子質量成周期性關係。他堅信週期律的正確性。在制定元素週期系的過程中，如發現週期系尚存有空白的位置，他斷定這是有尚未發現的新元素存在，並預言了它們的性質。這些預言為以後的科學實驗證實，使他建立的元素週期律贏得了很高的聲譽，獲得全世界化學家們的承認。
根據相對原子質量排列已知元素時，如果遇到性質和元素週期性不符，那是相對原子質量值有錯誤所致。如當時誤認為鈹的化合價是3，相對原子質量為13.5，這樣鈹的位置在碳（相對原子質量為12)和氮(相對原子質量為14)之間，未能反映出元素的週期性。他在研究了鈹的性質後認為其化合價應為2，相對原子質量為9，應把它排在鋰和硼之間。有時，相對原子質量的數值沒有錯，但門捷列夫認為元素的性質比它的相對原子質量更重要，於是就大膽地把它們的排列位置換一下。例如，碲的相對原子質量是127.61，碘是126.91，按理碲應排在碘後面，但門氏認為碲的性質更類似硒，就把它放在碘之前，使碲的位置在硒的下面。
週期表中各元素性質，如金屬性、非金屬性、氧化物和水化物的專鹼性等性質的遞變都很有規律，對於研究和應用化學知識有指導作用。
門捷列夫元素週期表，是科學理論研究中運用邏輯思維的成功範例、是科學預見的豐碩成果。他在元素週期表中，不僅預見到19世紀末化學元素的發現，甚至對20世紀發現的放射性元素，以及“二線”後出現的人工元素，也在週期表中預約定位了。不僅如此，門捷列夫的元素週期表還暗示了以氫為原型的元素原子結構的關係。這是20世紀後由於量子力學的發展才瞭解到它的意義和本質的。
門捷列夫週期表不僅是化學發展史上的里程碑，而且也影響到其他科學，例如元素光譜學等。
嶄新發展 精確表達
週期表發明以後，又經歷了幾次重要的發展。
首先，門捷列夫預言的三種元素鎵、鈧、鍺先後於1875、1879、1886年被發現，其性質幾乎與預言的完全相同。
1894年~1899年，6種稀有氣體先後被發現，門捷列夫和許多科學家認為應在週期表上增添一個零族，以進一步完善週期系。
隨著對放射性現象和X射線的深入研究，人們進一步認識了原子的結構，其中，原子序數的概念對門捷列夫週期表來說具有十分重要的意義。1913年，盧瑟福的學生莫斯萊研究了各種元素的標識X譜線後指出，原子序數表示的量只能是帶正電的核的電荷數。如果把元素按原子序數進行排列，元素表中原來幾對按原子量排列位置顛倒的矛盾就會得到合理的解釋。顯然，決定元素化學性質呈週期性變化的是原子序數（核電荷數），而不是原子量。此外，根據標識X譜線，還可以尋找和鑑別新的元素，並更確切地掌握元素在週期表中的準確位置。1920年，查得威克用實驗驗證了莫斯萊的這個推論。
原子核電荷數的研究科學地解釋了元素在週期表中的排列順序，而原子核外電子的分佈和運動規律的研究則進一步闡明瞭元素為什麼是原子序數的週期函式。
每一種元素都有其特徵譜線，其頻率非常確定。而根據盧瑟福的原子有核模型以及經典電磁學理論，任何一個繞核運動的電子，最終將掉在原子核上與觀察到的實際情況不符，這是盧瑟福模型的一大缺陷。1913年，丹麥物理學家玻爾綜合了普朗克的量子理論愛因斯坦的光量子理論以及盧瑟福的原子有核模型，提出了一個新的原子結構模型，解決了原子不穩定的問題。1925年，奧地利物理學家泡利提出了“不相容原理”，指出在同一原子中，兩個電子不能共處於同一量子狀態。至此，用這些理論就能解釋一切元素中電子的層狀結構，併合理地解釋週期律的規律。人們還認識到元素的化學性質和元素髮生化學變化和完全取決於核外電子的排布，特別是最外層電子殼層的情況和外層電子的運動狀態。
這樣，人們就能夠更深刻地理解元素週期律的實質和意義了。這就是說，每種原子的核外都有自身的電子層結構，元素週期律正反映了電子在各原子外層排布的規律性。實際上，核電荷數才是週期表中元素排列順序的根本依據，核外電子分佈及其運動情況決定了元素的主要化學性質。元素性質呈週期性變化的根本原因在於元素的原子核外電子分佈的週期變化。這便是元素週期律的實質。
原子結構理論不僅為元素週期律提供了新的科學依據，同時也使元素週期表得到進一步的發展和完善。到20世紀30年代，週期表中92號元素鈾以前的元素已找到88個，還有原子序數為43、6185、87號的四個元素尚未發現。為尋找這四種元素，竟花費了眾多化學家20年的時間。當時誰也沒想到，自然界中所有穩定的元素都已找到、這四種元素是不穩定的，很難在地球上找到。除87號元素外，其餘二種元素都必須在實驗室裡用人工方法制備出來。到1945年，元素週期表中92號鈾元素以前的元素全部得到了。92號元素是否是元素週期系的終點？鈾以後還有沒有元素?能不能用人工方法合成92以後的元素?這成了人們關注的問題。
人工放射性元素髮現後，人們開始嘗試製造新元素，儘管經歷了不少失敗，但經過30多年的努力，還是合成了十幾種超鈾元素，進一步發展了元素週期系。一系列超鈾元素的合成，不僅壯大了元素的隊伍，同時也使人們對物質的微觀結構有了更多的認識。實驗事實證明，超鈾元素的穩定性隨著原子序數的增加而急劇降低。97號元素以前的超鈾，壽命最大的同位素半衰期可達千年以上，而103號元素的半衰期為180秒，以後製得的新元素104361的半衰期為70秒；105262為40秒；107261僅為2微秒。這就給人們帶來一個新的嚴重問題—一合成原子序數更高的元素有沒有可能性?元素週期表這一次
是否真的到頭了?
近年來，隨著放射性同位素研究的進步和核物理學的迅速發展科學又提出了存在“超重核穩定島”的假說。目前，科學家們已著手採用各種不同的方法在自然界裡尋找或製造超重核，為進一步發展元素週期系理論加緊努力。
20世紀的所有這些新發展，使門捷列夫的元素週期律的基本原理不僅沒有被否定，反而由於這些新發展而更加鞏固和發展了，只是改變了觀點的形式，因為在儲存和進一步發展週期律本質的同時，改變了週期律的形式或表達方法。這就是說，在20世紀，完全證明門捷列夫的預見是正確的，無疑，週期律的基本涵義保持下來了，且得到了更精確的表達。