远在纪元前，许多科学家认为宇宙间的一切东西都能够分解成一些简单的物质。例如：我们中国的前辈们有着“五行阴阳”之说；希腊人认为这些简单的物质是水、火、空气和土。印度人还提出由水、土、火、空气、以太、时间、空间、灵魂和感觉九种东西组成的万物理论。在过去很多的时间里人们公认是这些东西组成了世间万物。
十五到十六世纪，在这个时期人们对当时元素的认识可以用当时最著名的阿拉伯炼金家贾伯的思想来概括，他认为所有的金属都是由贡和硫混合而成。其实他的言论并不是无所依据的，他得出这个结论很大一部分都是由他的职业所影响的。
十六世纪，化学进入医药化学时期，此时著名的瑞士化学家把拉塞尔士认为一切物质由汞、硫和盐组成，并且称这三种“元素”为物质的“三要素
十六世纪中期，英国化学家波义耳首次提出了关于元素的现代思想。但是他的理论并没有形成真正的元素观。
十八世纪，化学家们对燃烧现象产生了浓厚的兴趣，为了解释燃烧现象，德国化学家施塔尔等人提出了“燃素论”。所以“燃素”这个虚无缥缈的物质加入到了元素这个行列里。甚至这个错误的“元素”影响了人们百年之久，从而导致了拉瓦锡的《元素表》中混入了两个假的“元素”
十八世纪末，被后世尊称为现代化学之父的安托万-洛朗·拉瓦锡(Antoine-LaurentdeLavoisier)。编著了世界近代第一本化学教科书---《化学基本论述》，在这本书中他重新提出并定义了元素的定义和概念：证明一种物质是元素时，每当它变成新物质时质量一定会增加。根据这个定义，在年编著了惊人著作—《化学大纲》，在此书中发表了人类历史上第一张元素周期表《元素表》，在表中他将当时人们已知的33种元素（光、热、氧、氮、氢、硫、磷、碳、盐酸基、硼酸基、氟酸基、锑、银、砷、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌、石灰（氧化钙）、苦土（氧化镁）、重晶石（硫酸钡）、钒土（氧化铝）、石英（二氧化硅））分为四大类，其中包括光与热和一些当时被认为是元素的化合物。
拉瓦锡的元素表十九世纪是化学探索发展的“黄金期”许多天然元素被证实，新元素接二连三的被发现仅仅年到年这短短的15年内氯、铌、钽、钯、铑、锑和铱都被化学家们所提取出来了。
年伏特发明电池以后，英国化学家戴维从威廉-尼克森和安东尼-卡莱尔电解水实验中取得灵感，在短短时间内使用电解法得到了纯净的钾、钠、钙、锶、钡和镁。
到年人们已经发现了54种元素，德国化学家德贝莱纳在对当时已知的54种元素进行了系统的分析研究之后，发现了元素的
。他发现了几组元素，每组都有三个化学性质相似的成员。并且，在每组中，居中的元素的原子量，近似于两端元素原子量的平均值。
年，德国人培顿科弗表示，性质相似的元素并不一定只有三个；性质相似的元素的原子量之差往往为8或8的倍数。再次随着时间的推移，人们已经发现了62种元素，但是元素周期表排布之谜一直没有得到解决。年，法国化学家尚古多提出了关于元素性质就是数的变化的论点，于是他创造性地将当时人们一直的62种元素，按各元素原子量的大小为序，标志着绕着圆柱一升的螺旋线上。他意外地发现，化学性质相似的元素都出现在同一条母线上。
尚古多的螺旋图一年后年，英国化学家欧德林发表了《原子量和元素符号表》，共列出49个元素，并留有9个空位。
年，纽兰兹独立地进行化学元素的分类研究，在研究中他发现了一个很有趣的现象：当元素按原子量递增的顺序排列起来时，每隔8个元素，元素的物理性质和化学性质就会重复出现。由此他将各种元素按着原子量递增的顺序排列起来，形成了若干族系的周期。纽兰兹称这一规律为“八音律”。但是纽兰兹并没有认识到在已知元素间有未发现的元素，因此“八音律”存在着很多的矛盾。年纽兰兹在英国化学学会上发表了“八音律”的见解，可是却引起了哄堂大笑，甚至有人嘲讽到“你怎么不按元素字母排列呢？”可以说但时的纽兰兹受尽了嘲讽和不公平待遇。
纽兰兹的八音律图标四年后，也就是年，俄国化学家门捷列夫在批判和继承前人的工作时对其的理论进行了订正、修改、分析和概括，成功的对元素科学的分类。并且他总结出了一条规律：元素的性质随着相对原子质量的递增而呈现周期性变化。于是绘画出了第一张真正的元素周期表，并把当时已知的63种元素填入表中。而且门捷列夫还预言了类硼、类铝、类硅的未知元素（即后来发现的钪、镓、锗）的性质并为其留下了对应的空位。若干年后门捷列夫的预言都得以证实，人们为了纪念他的功绩便将元素周期律和元素周期表分别称为门捷列夫元素周期律和门捷列夫元素周期表。
元素周期表也正是因为门捷列夫的元素周期表，为纽兰兹证实了他言论的正确性，英国皇家学会对以往纽兰兹受到的不公正态度进行了纠正。纽兰兹也获得了本应属于他的勋章。