W połowie XIX wieku nauka znała tylko 63 pierwiastki chemiczne. Przed odkryciem Mendelejewa, prób uporządkowania ich w jakiś logiczny sposób dokonywali Johann Döbereiner (1829), Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois (1862), Julius Lothar Meyer (1864), John Newlands (1866) i paru innych chemików.
W 1867 roku Dmitrij Mendelejew, profesor Uniwersytetu Petersburskiego, rozpoczął pracę nad fundamentalnym tekstem pod tytułem "Podstawy chemii". W pewnym momencie naukowiec doszedł do wniosku, że właściwości i masy atomowe pierwiastków chemicznych są ze sobą w pewien sposób powiązane. Mając to na uwadze, w 1869 roku Mendelejew przygotował tabelę, którą nazwał "Eksperymentem na systemie pierwiastków w oparciu o ich masy atomowe i chemiczne podobieństwa" i przesłał ją do drukarni 1 marca.
Mendelejew przesłał również kopie tabel swoim kolegom w Rosji i za granicą. Kilka dni później sformułował prawo okresowe w artykule zatytułowanym "Zależność między właściwościami masy atomowej pierwiastków", opublikowanym w czasopiśmie Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego. W swojej publikacji opisał prawo okresowości, według którego "właściwości pierwiastków są periodycznie zależne od ich mas atomowych".
Naukowiec spędził następnie nieco ponad dwa lata, poprawiając swój układ okresowy. Wprowadził okresy i grupy pierwiastków, ułożył pozycję każdego z nich w tabeli, poprawił masę atomową niektórych z nich (takich jak beryl, ind, uran itp.), przewidział też istnienie szeregu nowych pierwiastków i opisał ich właściwości.
W 1871 roku sfinalizował "Podstawy Chemii", publikując ostateczną definicję prawa okresowości i wersję systemu pierwiastków dość zbliżonego do obecnego.
