Iako su još stari Grci raspravljali o elementima, trebalo je proći gotovo 2000 godina da netko ozbiljnije dovede u pitanje Aristotelovu teoriju o samo četiri elementa (suho, toplo, vlažno i hladno).
To je učinio «otac moderne kemije», englesko-irski kemičar Robert Boyle 1661. godine kad je u svojoj knjizi definirao elemente kao jednostavne tvari od kojih su napravljene složenije tvari.
Prvu tablicu kemijski jednostavnih tvari napravio je francuski kemičar Antoine Lavoisier krajem 18. stoljeća. On je prvi u svojoj knjizi razjasnio razliku između elemenata i spojeva te na taj način pomogao u smišljanju modernog sustava kemijske terminologije. Njegova tablica elemenata, jednostavnih tvari koje se ne mogu dalje rastaviti i iz kojih je sva druga materija napravljena, sadržavala je 33 elementa podijeljena u četiri skupine: plinove, nemetale, metale i zemlje. Mnogi tvrde da je Lavoisier za kemiju napravio ono što je Isaac Newton napravio za fiziku.
Engleski kemičar John Dalton predložio je 1803. godine svoje principe atomske teorije, sugerirajući da su svi elementi sastavljeni od sitnih, neuništivih čestica zvanih atomi, koji su svi jednaki i imaju istu masu. Dalton je pretpostavio da je vodik najlakši element pa je uveo pojam relativne atomske mase kao omjer mase atoma elementa i mase atoma vodika.
Današnji sustav kemijskih simbola, temeljen na početnom slovu (i eventualno još jednom) latinskog imena elemenata uveo je 1813. švedski kemičar Jöns Jacob Berzelius (1779-1848). On je 1818. godine, nakon desetogodišnjeg ispitivanja preko 2000 spojeva, objavio atomske mase elemenata koje su za ono vrijeme bile zapanjujuće točne. Berzelius je smatrao da je kisik mnogo pogodnija jedinica od vodika, pa je relativne atomske mase elemenata računao tako da je masi kisika pridružio vrijednost 100.
Njemački kemičar Johan Döbereiner bio je prvi od niza kemičara koji su prepoznali vezu između atomske mase i kemijskih svojstava. I drugi su istraživači pokušali načiniti racionalnu klasifikaciju elemenata, a pritom je najviše uspjeha imao ruski kemičar Dmitrij Ivanovič Mendeljejev. On je krajem 19. stoljeća tada poznate elemente poredao prema atomskim težinama, stavljajući elemente sličnih kemijskih svojstava jedne ispod drugih. Tako je dobio tablicu koja je sadržavala horizontalne nizove – periode – i vertikalne stupce – grupe. Njegova je tablica sadržavala mnoga prazna mjesta jer su tada bila poznata samo 63 elementa.
Usporedba skupina dotad poznatih elemenata po težinama njihovih atoma vodi do zaključka da raspodjela elemenata po njihovim atomskim težinama ne narušava prirodne sličnosti koje postoje između elemenata već, naprotiv, izravno ukazuje na njih. Čitanjem odozgo, od krajnje lijevog stupca, stupci sadrže elemente složene po uzlaznim atomskim težinama. Redovi sadrže elemente svrstane po skupinama sličnih svojstava.
