Klasifikasi objek membantu dalam pemahaman dan kegunaan yang mudah. Klasifikasi pertama unsur sebagai logam dan non-logam adalah, berdasarkan kegunaannya. Isolasi semakin banyak unsur mengarah pada klasifikasi unsur berdasarkan beberapa sifat fisik dan kimia yang umum.
Hukum triad Dobereiner adalah klasifikasi berdasarkan massa atom. Tetapi penggunaannya sangat terbatas hanya untuk dua belas unsur yang masing-masing terdiri dari tiga unsur (Li-Na-K, Ca-Sr-Ba, S-Se-Te & Cl-Br-I). Newland adalah orang pertama yang menyusun unsur-unsur dalam urutan kenaikan berat atomnya, dan mengusulkan hukum oktaf yang menunjukkan pengulangan dengan sifat-sifat serupa pada interval reguler delapan unsur. Julius Lothar Meyer adalah orang pertama yang menunjukkan hubungan sifat fisik seperti volume atom, leleh dan didih, titik didih, jari-jari dll, pada interval reguler peningkatan berat atom tetapi dia menghubungkan periodisitas sifat dengan valensi unsur.
Mendeleev, saat mempelajari sifat kimia unsur dengan hidrogen dan oksigen, mengamati bahwa sifat kimia hidrida dan oksida beberapa unsur mirip satu sama lain dan yang lain menunjukkan variasi yang teratur, terkait dengan berat atomnya. Hidrida menunjukkan peningkatan valensi dari satu menjadi empat dan kemudian menurun menjadi satu pada peningkatan berat atom. Oksida, di sisi lain meningkat dari satu menjadi delapan.