元素周期表揭示了物質世界的秘密，把一些看來似乎互不相關的元素統一起來，組成了一個完整的自然體系。它的發明是近代化學史上的一個創舉，對促進化學的發展起了巨大的作用。
化學元素周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，某些元素周期中留有空格，使特性相近的元素歸在同一族中，如滷素、鹼金屬元素、稀有氣體（又稱惰性氣體或貴族氣體）等。這使周期表中形成元素分區且分為七主族、七副族、零族、八族。由於周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，是分析化學行為時十分有用的框架。
元素周期表是由俄國科學家門捷列夫於1869年首創的。他按照元素的相對原子質量由小到大排列，將化學性質相似的元素放在同一縱行，編制出第一張元素周期表。元素周期表揭示了化學元素之間的內在聯繫，使其構成了一個完整的體系，成為化學發展史上的重要裡程碑之一。隨著科學的發展，元素周期表中未知元素留下的空位先後被填滿。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﹚，形成了現行的元素周期表。
利用元素周期表，門捷列夫成功預測了當時尚未發現的元素特性（鎵、鈧、鍺）。1913年，英國科學家莫色勒利用陰極射線撞擊金屬產生X射線，發現原子序越大，X射線的頻率就越高，因此他認為核的正電荷決定了元素的化學性質，並將元素依照核內正電荷（即質子數或原子序）排列。後來又經過多名科學家多年的修訂才形成了當代的周期表。
元素周期表中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。元素周期表有7個周期，16個族。每一個橫行稱為一個周期，每一個縱行稱為一個族。7個周期可分為短周期（1、2、3）和長周期（4、5、6、7）。16個族可分為7個主族（ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA），7個副族（ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB），1個第Ⅷ族（包括三個縱行），1個零族。
同一周期內，從左到右，元素核外電子層數相同，最外層電子數依次遞增，原子半徑遞減（零族元素除外）。失電子能力逐漸減弱，獲電子能力逐漸增強，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。元素的最高正氧化數從左到右遞增（沒有正價的除外），最低負氧化數從左到右遞增（第一周期除外，第二周期的O、F元素除外）。
同一族中，由上而下，最外層電子數相同，核外電子層數逐漸增多，原子序數遞增，元素金屬性遞增，非金屬性遞減。
元素周期表具有重大的意義，科學家們正是用此來尋找新型元素及化合物。隨著科學技術的不斷進度，一些新元素被發現、定名，補充到了元素周期表中。
2015年12月，國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）宣布俄羅斯和美國的研究團隊已獲得充分的證據，證明其發現了115、117和 118號元素。此外，該聯合會已認可日本理化學研究所的科研人員發現了113號元素。兩個研究團隊通過讓質量較輕的核子相互撞擊，並跟蹤其後產生的放射性超重元素的衰變情況，合成了上述四種元素。
2016年6月，國際純粹與應用化學聯合會宣布（IUPAC）將合成化學元素的第113號（Nh）、115號（Mc）、117號（Ts）和118號（Og）提名為化學新元素。4個新元素的合成與確認，填滿了元素周期表的第7周期，形成了一張完整規範的元素周期表，令世人矚目。（責任編輯李曦，主編李志民）