化學物質從宏觀連續形態上可以分為單質和化合物兩大部分，但是不管是單質還是化合物又都是由元素構成的。到目前為止，人類所認識的元素已經達到109種，其中有94種是自然界中已發現的天然元素，還有15種是人造元素。
關於元素的分類，在很早的時候就已經被科學家們無數次地研究過。早在19世紀初在門捷列夫之前，已經有很多化學家專門從事對化學元素的分類研究工作。比較著名的化學家如波登科弗、格拉法斯通、杜馬、尚古都等都曾經多次從不同的角度對化學元素進行分類。其分類方法多種多樣，有的按元素電化序為劃分標準，有的以原子價，也有以原子量順序為劃分標準等，其中比較著名的分類方法是“三素組”、“八音律”和“邁爾曲線”。
“三素組”是在1829年由化學家段柏萊納建立的，他把已知元素中的15種劃分為5組，其中每組均包含著3個性質差不多的元素，因此被稱為“三素組”。同時他指出，在同一組的3個元素中，中間元素的原子量是前後相鄰的2個元素原子量的數學平均值。
“八音律”是由英國化學家紐蘭茲建立的，他曾經試著把元素依照原子量大小的順序排列起來。1865年，他偶然發現“第八個元素是第一個元素的某種重複，就像音樂中八度音程的第八個音符一樣”，因此這一現象被稱為元素分類的“八音律”。
“邁爾曲線”是德國化學家邁爾所創建的，他仔細的分類研究後，指明“元素的性質為原子量的函數”。於是他以原子量作為橫坐標，以原子體積為縱坐標，繪製了原子體積曲線圖，從圖中顯示出類似的元素在曲線上占據的位置也是類似的。因此，這個圖清楚地表明了原子體積和原子量之間的函數關係，這就是著名的邁爾曲線。
年，俄羅斯化學家門捷列夫在以上三位科學家的研究基礎上，對元素的綜合性分類進行了重點研究。他曾經說過：“不管人們願意不願意……，在元素的質量和化學性質之間一定存在某種聯係……，因此就應該找出元素性質和它們原子量之間的關係。”於是他根據自己的研究把當時已知的63種元素進行分類，這就形成了現在著名的元素周期表。
這是門捷列夫第一次對化學元素做出的本質性的分類，後來隨著化學元素的不斷發現，特別是19世紀末物理學的一連串新發現，莫斯萊將門捷列夫的分類又進行了重新的研究並將它推向了新的高度。如今，人們對化學元素的分類已經形成了一個更加精確、全麵的認識，元素周期律是應用化學分類方法取得成功的典型例子。在化學物質中單質算是構造比較簡單的物質了。它是由相同元素構成的物質，可分為三類：金屬、非金屬和稀有氣體。