1829年，德國(guó)J.W.德貝賴納在研究元素的原子量與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)相似的元素組：①鋰、鈉、鉀。②鈣、鍶、鋇。③氯、溴、碘。④ 硫、硒、碲。⑤錳、鉻、鐵。同組元素的性質(zhì)相似，中間元素的化學(xué)性質(zhì)介于前后兩個(gè)元素之間，它的原子量也差不多是前后兩個(gè)元素的平均值。
1862年，法國(guó)尚古多提出元素性質(zhì)有周期性重復(fù)出現(xiàn)的規(guī)律，他創(chuàng)造了一種螺旋圖，將62個(gè)元素按原子量大小循序標(biāo)記在繞著圓柱體上升的螺線上，可以清楚地看出某些性質(zhì)相近的元素都出現(xiàn)在同一條母線上。
1864年，英國(guó)W.奧德林發(fā)表了一張比較詳細(xì)的周期表，表中的元素基本上按原子量遞增的順序排列，體現(xiàn)了元素性質(zhì)隨原子量遞增會(huì)出現(xiàn)周期性的變化。他還在表中留下空位，認(rèn)識(shí)到它們是尚未被發(fā)現(xiàn)但性質(zhì)與同一橫列元素相似的元素。
1865年，英國(guó)J.A.R.紐蘭茲把當(dāng)時(shí)已發(fā)現(xiàn)的元素按原子量大小順序排列，發(fā)現(xiàn)從任意一個(gè)元素算起，每到第八個(gè)元素，就和第一個(gè)元素的性質(zhì)相 似，他把這個(gè)規(guī)律稱為八音律。對(duì)元素周期律的發(fā)展貢獻(xiàn)最大的當(dāng)推俄國(guó)D.I.門捷列夫和德國(guó)J.L.邁爾。門捷列夫曾經(jīng)收集了許多元素性質(zhì)的數(shù)據(jù)，并加以 整理，在這一過程中，他緊緊抓住元素的基本特征——原子量，探索原子量與元素性質(zhì)的關(guān)系。他發(fā)現(xiàn)，如果把所有當(dāng)時(shí)已知的元素按照原子量遞增的順序排列起 來，經(jīng)過一定的間隔，元素的性質(zhì)會(huì)呈現(xiàn)明顯的周期性。
1869年，他發(fā)表了第一張?jiān)刂芷诒?，同?月，他委托N.A.緬舒特金在俄羅斯化學(xué)會(huì)上宣讀了論文“元素屬性和原子量的關(guān)系”，闡述了周期律的基本要點(diǎn)：
①將元素按照原子量大小順序排列起來，在性質(zhì)上呈現(xiàn)明顯的周期性。
②原子量的大小決定元素的特性。
③應(yīng)該預(yù)料到許多未知元素的被發(fā)現(xiàn)。
④當(dāng)知道了某元素的同類元素后，有時(shí)可以修正該元素的原子量。
在這張周期表中，有4個(gè)位置只標(biāo)出原子，在應(yīng)該寫元素符號(hào)的地方卻打了一個(gè)問號(hào)。這是因?yàn)殚T捷列夫在設(shè)計(jì)周期表時(shí)，當(dāng)他按原子量遞增的順序?qū)⒃嘏?列到鈣（原子量為40）時(shí)，在當(dāng)時(shí)已知的元素中，原子量比40大的元素是鈦（原子量為50），這樣，鈣后面的一個(gè)元素似乎是鈦。但是，門捷列夫發(fā)現(xiàn)，如果 照這樣的次序排列，鈦就和鋁屬于同一族，實(shí)際上鈦的性質(zhì)并不與鋁相似，而與鋁的后面一個(gè)元素硅相似，因此他斷定鈦應(yīng)該與硅屬于同一族，在鈣與鈦之間應(yīng)該存 在著一個(gè)元素，雖然這個(gè)元素尚未被發(fā)現(xiàn)，但應(yīng)該為它留出空位。根據(jù)同樣理由，他認(rèn)為在鋅與砷、鋇與鉭之間也應(yīng)留下空位，因此他預(yù)言了原子量為45、68、 70的3種未知元素的性質(zhì)，并命名為類硼、類鋁、類硅。后來，這3種元素先后被發(fā)現(xiàn)，1875年布瓦博德朗發(fā)現(xiàn)的鎵即類鋁，1879年L.F.尼爾松發(fā)現(xiàn) 的鈧即類硼，1886年C.溫克勒爾發(fā)現(xiàn)的鍺即類硅。這3種新發(fā)現(xiàn)的元素的性質(zhì)與門捷列夫的預(yù)言很吻合， 證明了周期律的正確性。
1870年邁爾發(fā)表了一張?jiān)刂芷诒?，指出元素的性質(zhì)是原子量的函數(shù)，他所依據(jù)的事實(shí)偏重元素的物理性質(zhì)。他對(duì)于族的劃分也比門捷列夫的周期表更加完善，例如將汞與鎘、鉛與錫、硼與鋁列為同族元素。