表達化學元素的性質隨原子序數遞增而呈現週期性變化的表。元素週期表曾有過多種形式，如八音律、短表、長表、寶塔式表等。目前普遍使用的形式是長表，它與元素的原子核外電子排佈有很好的對應關係。原子核外的電子運動狀態很有規律，隻能在某些特定半徑、能量的軌道上運動，運動狀態不同，能量不同，可以分若幹層次，用K、L、M、N等表示1、2、3、4主層（電子層）。在相同的主層內，還可以分為若幹電子亞層，用s、p、d、f標明，，相應的滿層電子數分別為2、6、10、14。主層和亞層相同的電子能量幾乎相等，處於同一“能級”。凡能量差不多的能級合在一起成為一個“能級組”。
在周期表中元素按核外電子數的多少依次排列，每種元素占一格，標明瞭該元素的名稱、符號、原子序數及價電子組態、原子量、晶形、原子半徑等。橫向共7個周期，豎向共18縱列（族）。
周期 按原子核外電子能量，元素可劃分為7個能級組：1s、2s2p、3s3p、4s3d4p、5s4d5p、6s 4f 5d 6p、7s 5f 6d 7p。各能級組間能量差別較大，組內不同亞層能量差別較小。同一個能級組的元素構成一個周期。前3個周期是短周期，相應元素數是2、8、8；其餘為長周期，相應元素數為18、18、32，第7周期應該有32種元素但尚未全部發現，其中自95號镅Am起的元素，都是人工合成的元素，在自然界不存在。57號元素鑭La到71號元素镥Lu共15種擠在第6周期第3縱列的一個空格裡，總稱為鑭系元素，放在周期表下方一一排開；第89～103號錒系元素也排在表的下方。
在同周期的元素中短周期從左到右原子半徑顯著減小；長周期中從左到右總的趨勢是半徑減小，但改變緩慢；鑭系、錒系元素原子半徑改變更小。
族 與化學反應密切有關的是那些核外電子中能量較高的外層（最外層或最外2層）電子，稱為價電子或外圍電子。價電子組態類同的元素，在周期表裡位於同一縱列，如堿金屬族元素原子的最外層電子排佈都是ns1。同族元素性質相似，從上到下原子半徑增大。
18個縱列中第8～10三縱列為第Ⅷ族，其他15個縱列各標為一個族。凡價電子組態為s、p的為主族標為A，位於周期表左右兩側；凡價電子含d、f的為副族標為B，占周期表中間部位。如氟、氯是第17列的典型元素，與溴、碘、砹稱為第7主族(ⅦA)元素，它們的最外層電子排佈為ns2np5，共7個電子；而把外層電子排佈為ns2(n－1)d5，即次外層d亞層上電子數和最外層s亞層電子數總和是7的第7列元素錳、锝、錸稱為第7副族(ⅦB)。
1989年國際純粹與應用化學聯合會的無機化學命名委員會提出用18族表示族號，即第1族是原先的ⅠA(堿金屬族)、11族是原先的ⅠB（銅族），17族是原先的ⅦA（鹵族）。
元素分類 元素中絕大多數是金屬，它們集中在長表的左邊，金屬性最強的是鈁，位於周期表的左下角；少數非金屬元素集中在周期表的右上部分，非金屬性最強的氟位於周期表的右上角。根據充填最後1個電子能級（價電子組態）的不同可將元素分為s、p、d、f四個區。參照元素周期表縱列橫行中元素間的關系，分區瞭解各類元素的通性和個性是掌握化學知識的有效途徑。
①s區元素。最後1個電子充填在s亞層上，包含ⅠA和ⅡA兩族的13種元素，它們都容易失去電子形成離子型化合物，在自然界共生。單質有輕、軟、熔點低等共同的物理性質，化學性質活潑；氫氧化物都顯堿性，多數鹽類易溶於水。
②p區元素。最後1個電子充填在p亞層上，包括第13～18縱列的ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA和0族6個主族的元素，它們的化學性質比s區復雜得多。以硼B、矽Si、砷As、碲Te、砹At為斜角線將p區一分為二，右上方為非金屬，左下方為金屬，介於非金屬和金屬之間的是半金屬，重要的半導體材料都由這條斜角線周圍的元素所組成。p區元素價電子層中p電子和s電子都能參與成鍵，同一元素可以生成多種不同價態的化合物。其中碳C、氮N、氧O、磷P、硫S、氯Cl等都是常見而有廣泛應用價值的元素。0族元素為稀有氣體，其sp外層已充滿，化學性質呈惰性。
③d區（包括ds區）元素。最後1個電子充填在d亞層上，位於周期表中間位置，由第3縱列ⅢB至第12縱列ⅡB，共10個縱列的元素，它們都是副族元素，又稱過渡元素。因它們外圍電子排佈差別主要在次外層上，所以（同周期內）從左到右相鄰元素性質差別較小，甚至出現相鄰元素性質的相似性超過同族元素性質的相似性。由於np和nd能級都空著，並且次外層的(n－1)d也未完全充滿，這些空的能級既可容納激發電子，也可參與多種形式的雜化，然後與其他原子形成化學鍵。變價多，容易形成比較復雜的配合物，化合物顏色多樣。由於鑭系收縮致使第6周期鉿Hf、鉭Ta、鎢W的原子半徑分別和第5周期同族的鋯Zr、鈮Nb、鉬Mo的原子半徑相近，因此鉿和鋯、鉭和鈮、鎢和鉬之間的化學性質非常相似，並且也因此第6周期從鉿開始都是很重的金屬，其中最重的是鋨Os，密度22.48克/厘米3。熔點最高的、硬度最大的金屬也在這個區裡。各式各樣新材料如催化劑、超導體、高能電池、高溫合金等都與d區元素有關。
④f區元素。最後1個電子充填在f亞層上，包含第3縱列第6周期鑭系和第7周期錒系的30種元素，又稱內過渡元素。因最外2層電子排佈相同，所以鑭系元素性質相互間極為相似，性質復雜多變，在自然界共生，分離提純相當困難。