元素周期律的發現掀起了人們發現新元素和研究無機化學理論的熱潮。元素周期律的發現在化學發展史上是一個重要的裏程碑，它把幾百年來關於各種元素的大量知識係統化起來，形成一個有內在聯係的統一體係，進而使之上升為理論。
門捷列夫還曾研究氣體和液體的體積與溫度和壓力的關係，於1860年發現氣體的臨界溫度並提出了液體熱膨脹的經驗式。1865年研究了溶液的性質，提出了溶液的水合物學說，為近代溶液學說奠定了基礎。1872～1882年，他和他的學生準確地測定了數種氣體的壓縮係數。
元素周期表的完善
1869年，俄國化學家門捷列夫對前輩的工作進行了認真的研究、核對；對已掌握的大量化學事實做了對比、驗證，努力從中探尋各種規律；對於有疑問的原子量，他根據該元素的化學性質、原子價、當量，做了一些校正；他根據各種元素對氧和氫的關係、金屬性和非金屬性、相對化學活性、原子價等等將它們加以分類。從中他特別注意到：各種元素的原子量可以相差很大，而原子價的變動範圍則較小；同價的元素即使原子量相差很大，但性質可以非常相似；所有一價元素都是典型的金屬，7價元素都是典型的非金屬，4價的元素性質則恰好介於這兩類元素之間。這就使他堅信，各種元素之間一定存在著統一的規律性，若按原子量排列，元素的性質必然呈現出周期性的變化。同年，他按此原則把當時已知的元素排列成表，全表有66個位置，留有4個空位，表示有待發現。表中釷、碲、金、鉍是按它們的性質來決定其位置的，而原子量與位置存在著矛盾，他認為這是由於原子量測定上出現了差錯。
周期律的發現表明元素性質的發展、變化過程是由量變到質變的過程，它具有科學的預見性。門捷列夫不僅利用這一規律正確地修訂了一些元素的原子量，而且預言了大約15種元素的存在以及它們的性質。他預言的“類鋁”（镓）、“類硼”（鈧）和“類矽”（鍺）都在其後的15年內陸續被發現，其性質與門氏預言的驚人一致。這有力地證明了周期律的科學性，使它贏得了整個科學界的公認和高度評價。它是化學發展史中的一個裏程碑，是近代化學發展的最高峰。
英國化學家拉姆齊等人對多種惰性氣體元素的發現，為周期表補充了一個零族，更深化了化學家們對周期律的認識。1913年英國物理學家莫塞萊通過對各種元素的特征X射線波長的係統研究，揭示了元素周期律的根源不是基於表觀上的原子量，而是基於原子序數，即原子內部原子核所帶的電荷數，也就是所含的質子數。
電石化學的興起
19世紀末至20世紀初，由於電力工業的巨大發展，開發了以電石為基礎的有機化學工業原料路線。1839年，美國人黑爾曾以電弧加熱石灰和氰化汞的混合物而得到電石，進而與水作用獲取乙炔。1892年美國化學家威爾森發明了以石灰、焦炭為原料，用電爐加熱的廉價電石生產法，並於1895年建成了世界上第一座電石工廠，乙炔開始被廣泛研究和利用。
乙炔由於性質活潑，很快成為合成許多較複雜化合物的原料。1881年後，從乙炔出發陸續製出乙醛、乙酸、氯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯基乙炔、丙烯腈、四氯乙烷、丁二烯等化工原料。20世紀初，德國化學家雷佩發現了乙炔及其衍生物的一些新的特殊反應，並製出一些合成產物，豐富了乙炔化學的內容。隨後以乙炔為原料的合成塑料、合成橡膠和合成纖維相繼出現，使乙炔的應用更為廣泛。
物理化學的建立
隨著無機化學和有機化學的發展，化學家對化學現象的了解日益豐富、深化，加之經典物理學的成熟，到19世紀後期，化學家們開始探索研究化學反應規律性的理論。而原子一分子學說、氣體分子運動學說、元素周期律和古典熱力學的確立和形成，為物理化學的建立和發展開辟了道路。1887年，德國化學家奧斯特瓦爾德和範托夫合辦的《物理化學雜誌》創刊，並發表了幾篇著名的物理化學論文，標誌著物理化學學科的誕生。
物理化學的創始人——奧斯特瓦爾德
奧斯特瓦爾德（1853～1932）是德國物理化學家，物理化學的創始人之一。奧斯特瓦爾德因研究催化作用、化學平衡條件和反應速率等方麵的貢獻而獲1909年諾貝爾化學獎。