自1661年波义耳给元素下了一个科学的定义，拉瓦锡主张人们用分析方法研究物质以认识元素的本质以后，一些新的化学元素相继在化学家手下问世。18世纪上半叶，已知元素只有15种，到19世纪中叶，已达到60多种。
当时，在化学家的头脑里，装满了各种元素的性质、制取它们的手段以及测定它们的原子量的方法等。这些许许多多孤立琐碎的事实堆积在一起，没有一点系统性，新的事实无法预见，实验的结果也难以确定是否正确。总之，呈现在化学家面前的就是一个庞大的迷宫。
难道组成化学世界的这些元素，当真是漫无秩序，完全偶然地凑在一起的吗？长期以来，化学家一直在探索这个问题，试图寻找到元素间所存在的规律。
最早试图将元素或化合物的性质，按照大小数值的顺序排列起来，以寻求它们相互间关系的人，是18世纪的德国化学家里希特。他常把一定量的酸(或碱)中和成中性所需的碱(或酸)的量，按数值大小排列后得出一种级数关系。
1789年，拉瓦锡将当时已发现的30多种元素分成为气体元素、金属元素、非金属元素、土质元素四大类。
自从道尔顿引入了原子量这个概念，由贝采里乌斯通过实验测定其大小之后，化学家们开始从原子量入手对元素进行分类。
1829年，德国化学家德贝莱纳提出了“三元素组”的分类法，即每三种性质相似的元素(如锂、钠、钾)可以列为一组，居中的元素的原子量约是其他两元素原子量的算术平均值，这种分类法是周期律出现的先导。
1862年，法国矿物学教授陈库图瓦发表了名叫“碲的螺旋图”的元素分类图。他在直立圆柱体表面上的垂直方向取原子量轴，并在表面上画一条与底面成45。角的螺旋线。在这条螺旋线上分别取与原子量值相当的点，定为各元素的位置。令人吃惊的是，在由此所画的图上，性质相似的元素都出现在同一条垂线上。这一张图是由氢元素开始到碲为止，所以称为“碲的螺旋图”。
1864年，德国化学家迈尔依照原子量递增顺序把彼此相关的六个元素组联合排成“六元素表”。该表已经有“周期”和“族”的轮廓，甚至还给尚未被发现的元素留下了位置。但它包括的元素还不多，仅含当时发现元素的二分之一，还不足以统观全局。
1865年，英国化学家纽兰兹提出了“八音律”。他发现，元素按原子量递增的顺序排列起来时，每隔7个或7的倍数个元素，元素就呈现相似的性质，犹如音乐中的“八度音”的关系一样。
从最初的级数关系、“三元素组”、“碲的螺旋图”、“六元素表”，一直到“八音律”，元素间的规律逐步呈现在人们的眼前，化学家们已经认识到了元素之间是有联系的，化学界的先锋在研究元素的道路上正一步一步向真理逼近。
1865年，俄罗斯化学家门捷列夫开始在彼得堡大学教授无机化学。为了教好这门课程，他开始勤勤恳恳地编写无机化学教科书——《化学原理》。在编写此书的过程中，他掌握了一大堆有关化学元素性质的资料，他几乎对当时所知的63种元素中的每一种都知道得很详细。他熟知每一种元素单质的颜色、密度、沸点、熔点、结晶体的形状等等，还了解这些元素组成的化合物具有怎样的性质和用途。
可是，这些知识怎样传授给学生呢？难道就这样零零散散地呈现给学生，让学生死记硬背下来吗？门捷列夫思考着：能不能在这片混乱无序的化学天地里寻找出一种秩序来，以使讲课更具有逻辑性。因为有了德贝莱纳、迈尔等化学家的铺垫工作，并且原子量又有着特殊性，它不同于物质的颜色、密度等其他性质，它无论在什么条件下，无论什么时候都不改变，它是元素的“身份证”，所以门捷列夫经过一段时间的摸索之后，最终决定还是从原子量入手来寻求元素间的内在联系。
1868年的冬天，在一次玩纸牌的过程中，门捷列夫深受启发，忽然想到能否把已知的63种元素制成纸牌来“玩一玩”。他用厚纸做成了63张方形卡片，在每一张上写上一种元素的名称、符号、原子量和主要性质。这样就得到了一副与众不同的“扑克牌”。于是，他就“玩”起这副特殊的扑克牌来，摆起了元素的“牌阵”。
门捷列夫以原子量为依据，将它们进行组合。或是按气体、固体，或是按金属、非金属，或是按单质的色泽，或是按化合物的某些性质进行分类，各类中再按原子量大小排列。1869年春天的一个夜里，门捷列夫仍在实验室里摆弄着这些“纸牌”。这次，他不再将元素分类，而是在实验桌上将元素按原子量大小一字排开。然后他爬上那只高凳，在煤气灯的“咝咝”声陪伴下，端详起这63张卡片排成的颇为壮观的“队伍”来。突然，他的眼睛一亮，在这支“队伍”中有几处都是每隔7个元素就出现一个与这个元素性质十分相似的元素。例如，钾与比它的原子量小的钠的性质十分相似，而在钾之后的元素铷和铯也出现了类似的情况，它们都和钠、钾的性质相似。在这一现象的引导下，门捷列夫又去观察其他的元素，经过进一步分析和综合，终于提出了化学中的一个重要规律：元素的性质是按原子序数递增而起周期性变化。这就是著名的元素周期律。
元素周期律揭示了各种元素之间的内在联系，它表明，化学元素并不是彼此隔离、彼此孤立的，而是一个有着密切联系的统一体，它们互相关联、互相制约。从此漫无秩序的元素世界从无序变为有序，门捷列夫的发现终于把人们带出了化学的迷宫。P14-16
