门捷列夫的最大贡献是发现了化学元素周期律。今称门捷列夫周期律。1869年2月,门捷列夫编制了一份包括当时已知的全部63种元素的周期表(表1)。同年3月,他委托N.A.缅舒特金在俄国化学会上宣读了题为《元素的属性与原子量的关系》的论文,阐述了元素周期律的要点:
①按照原子量的大小排列起来的元素,在性质上呈现明显的周期性。
②原子量的大小决定元素的特征。③应该预料到许多未知单质的发现,例如,预料应有类似铝和硅的,原子量位于65~75之间的元素。④已知某些元素的同类元素后,有时可以修正该元素的原子量。