的確，這些早期的分類工作還極不完善，有許多漏洞和錯誤的地方。但是，他們正在一步步地向真理逼近，為元素周期律的發現奠定了基礎。
尋找規律
就在同一時代，在彼得堡，也有一位年青的化學家為此絞盡腦汁，他就是德米特裏·伊凡諾維奇·門捷列夫。
門捷列夫1834年出生在俄國西伯利亞的托波爾斯克，他的父親是一位中學校長，他是家中的第14個孩子。在他剛幾個月時，他父親就雙目失明，失去工作。他的母親照料著一個大家庭，還管理著一個玻璃工廠。為了送門捷列夫上大學，母親幾乎變賣了全部財產，陪他一同到彼得堡。就在門捷列夫獲準進入彼得堡師範學院時，他的母親去世了。這位性格堅毅的母親給了門捷列夫很大影響。
還在大學時代，門捷列夫就表現出不尋常的才智。大學畢業後，他先後在中學、大學任教，23歲時就擔任了彼得堡大學的副教授。在完成對巴庫油田的考察後，為了研究溶質和溶劑作用，他曾對283種物質逐個進行了分析測定，並且重新測定了一些元素的原子量，積累了豐富的元素知識。他還在德國、法國、比利時的一些化工廠考察過，大大開闊了眼界。
1867年，彼得堡大學聘請這位33歲的化學家擔任教授，講授無機化學課。
門捷列夫認真準備著講稿，他發現，這門學科的俄語教材已經很陳舊了，外文教材也不適應要求，迫切需要一本能夠反映無機化學最新進展的教科書。他開始編寫《化學原理》的教科書。
每天清晨，一位速記員來到他的辦公室，由門捷列夫口授，速記員整理。他很快寫完了化學基本原理這一冊。第二冊接著該介紹元素和它們的化學性質了。
這些元素究竟該按照什麼順序排列呢？門捷列夫的寫作停下來了。
是啊，當時還沒有一個公認的元素分類法，大學教授們在講授元素時都是按照自己認為最方便的順序講起。氧這種元素在自然界分布最廣泛了，許多人都從氧講起；也有人從氫講起，因為氫是所有元素中最輕的；也有人從鐵講起，因為鐵的用處最大；也有人從金講起，因為這是元素中最貴重的……大多數教授對此司空見慣，並不在意。反正元素之間沒有任何秩序，從哪兒講起不一樣啊？
可是，門捷列夫卻不滿足於這樣做。他與一些化學家一樣，早就發現某些元素之間存在著極大的相似性。像鋰、鈉、鉀，它們都是金屬，化學性質都很活潑，能和水激烈反應，放出氫氣。又如氟、氯、溴、碘等鹵素，鈣、鍶、鋇等堿土金屬之間也都很相似……門捷列夫認為，這些現象決不是偶然的，一定有著一個一般規律在支配著這些元素，既決定了這些元素相似的地方，又決定了它們的區別。他決心要尋出這種規律來，讓元素之間的關係變得簡單明了。
發現元素周期表
“安東，到實驗室去找幾張厚紙來。”門捷列夫對仆人說。
安東走出門，莫名其妙的聳聳肩膀，很快拿來一卷厚紙。
門捷列夫把這些厚紙都打上格子。剪成了一個個長方形卡片，他要做什麼呢？他正在籌劃進行一個重要的試驗。
門捷列夫在每一張卡片上寫上元素的名稱、原子量、化合物的化學式和主要的性質，一種元素一張卡片，就好像元素的戶籍冊一樣。63張卡片全填好了，現在可以利用這些卡片對元素進行分類排隊了。
門捷列夫皺著眉頭思考著，每一種元素都有幾十種性質，究竟是哪一種性質決定元素的規律呢？是元素的顏色嗎？不是。固體的碘是紫黑色的，可是一加熱，卻變成了紫色的蒸氣，磷有紅磷，還有白磷……元素的顏色是隨著外界條件的改變而改變的。
是元素的化合價嗎？也不是。元素在生成不同化合物時化合價也不一樣。如鐵和硫生成硫化亞鐵時是正二價，但是和氯生成氯化鐵時卻變成了正三價。
元素的比重、沸點、硬度、導電性、磁性等也都是隨著外界條件變化而變化的。
門捷列夫把目光盯在了原子量上。每一種元素都有它獨有的原子量，不管物質是冷的還是熱的，不管是紅色變種還是白色變種，也不管它和另一種元素生成什麼新的化合物，原子量總是不變的，它就好像是元素的身份證。元素的性質應當由這個基本的特征來決定。
門捷列夫想到這一點，但那還隻是一個模模糊糊的線索，是不是這樣，還要靠事實來驗證。
門捷列夫開始擺弄起他的63張紙牌來。
他先按照德貝萊納那樣，把卡片分在三個一組，按原子量大小排列，但是毫無結果。他又打亂了重新排列，一遍又一遍……當他按照原子量的大小把性質相似的元素排成一橫行，依次一排排排下去時，驚人的事情出現了，原來雜亂無章的元素，現在關係變得清楚了：