1869年2月里的一天，俄罗斯彼得堡大学物理教授德米特里·伊凡诺维奇·门捷列夫像往常一样，一清早就钻进办公室忙碌起来了。可是今天有点不一样的是，到了吃饭的时间也没见他出来。下午，秘书走进他的办公室，只见这位头发花白、背部微驼、蓄着一蓬银灰色大胡子的科学家正在聚精会神地玩纸牌。他把桌上的纸牌不停地排来排去，平时炯炯有神的两眼今天却非常迷惘。
老教授迷上了纸牌，是怎么回事?
门捷列夫摆弄的不是一副普通的纸牌，是他将六十三张卡片制成的化学元素牌。每一张牌上写着一个元素符号和相应的原子量，代表着当时发现的全部化学元素。
门捷列夫这学期讲授无机化学。可是他发现无机化学的教科书已经陈旧不堪，便决定自己动手编写教材。旧教材的缺点是知识凌乱孤立，没有系统性，教师教得辛苦，学生听得困难。可是，怎样才能把那些看起来互不相关的元素按照某种规则排列起来，使大家易学易记呢?门捷列夫早就注意到，有些有着相同原子价的元素性质很相似；也注意到有些原子量相差很大的元素却有着很相近的原子价。他推测这背后一定有某种规律性的东西。他一定要把它找出来。门捷列夫于是就“玩起”了这副“元素牌”，以通过不同的排列来找出其背后的规律。
他先把元素按原子量来排，又把元素按性质来排，但都有让人不够满意的地方。“锌应该挨着镁，那么砷应该排在哪里呢?挨着铝吗?不行，两者不相似；那么挨着硅呢?也不行，两者也不相似；再往上怎样?挨着磷怎样?对了，磷酸盐和砷酸盐都有同晶现象，砷应该紧挨着磷。但是这样一来，砷和锌之间将留下两个空格了……会不会暗示着还有未发现的元素呢?……”门捷列夫想到这里，不由激动起来。“未发现的元素!”这个想法使得门捷列夫兴奋不已，“那到底应该是怎样的一种元素呢?”
夜以继日的思考使门捷列夫有点昏昏欲睡了。“未发现的元素，未发现的元素……”恍惚间，他迷迷糊糊地看到一张“元素表”，每一行、每一列都那么有规律；原子量依次递增，元素性质相互类似，中间没有任何的空缺……“对!周期性的规律!”门捷列夫揉揉眼睛，赶紧把似梦非梦中思考的那张表记录下来。他将已知的六十三种元素全部排列在表上，并觉得还应该有三种尚未发现的元素，门捷列夫把它们命名为“类硼”、“类铝”和“类硅”。依照邻近元素的性质，他还大胆地预测了这三种元素的原子量、物理性质和化学性质。
就这样，1860年3月，门捷列夫发表了他的“元素周期表”，可不但没有引起人们重视，甚至还招来不少讥笑。“真是胡闹!还没发现的元素，居然能知道它的比重、原子量!”“真是想入非非!”但是，门捷列夫没有动摇，他相信时间会证明一切的。
1875年，门捷列夫看到《法国科学院院报》上关于发现新元素镓的消息。他读完报道，发现元素镓就是他曾经预言过的“类铝”，除了比重不对，其他与他预言的相似。他激动极了，一方面给《法国科学院院报》写信，另一方面又写信给发现镓的法国科学家布瓦博德朗，告诉他镓的比重应该在59～60之间，而不是像他所测得的47!
收到门捷列夫的来信，布瓦博德朗真是哭笑不得。那时全世界所有的镓才提炼出来一克多一点，这是一种放在手心里就会融化的奇妙金属。远在千里之外的这位俄国科学家手头根本没有镓，他是如何测知它的比重的?但出于一位科学家的严谨，他复测了镓的比重。出乎他的意料之外，比重真的如门捷列夫预言的为59.4。他赶紧补读了这位俄国科学家的论文，心悦诚服地承认元素镓就是门捷列夫所预言的“类铝”。于是布瓦博德朗马上写信告诉门捷列夫，向他致意，并向他赠照留念。这的确是元素周期律的伟大胜利。
这一消息很快传遍了欧洲。几十个实验室都开动起来，寻找门捷列夫所预言的新元素。不久就传来振奋人心的消息，1879年，瑞典化学家尼尔森从镱土中分离出一种新元素，他把它命名为钪。瑞典化学家克利夫开始研究这个新元素，后来他报告法国科学院，这个新元素就是门捷列夫所预言的“类硼”。然后，他写信告诉门捷列夫，“类硼”已找到，这就是新发现的元素钪。这是周期律的第二次胜利。这一来，以前曾经反对门捷列夫的人也开始向他表示祝贺了。
第三次胜利来得稍微迟一点。那是1885年，德国化学家文克勒发现了新元素锗，并认为这就是门捷列夫所预言的“类硅”，也得到了门捷列夫的承认。至此，元素周期律得到了全世界的公认。
1894年，英国化学家莱姆塞发现了惰性气体氩和氪、氖和氙。因此，在周期表上补上了零族元素。1913年，英国物理学家莫塞莱发现了原子序数，进一步解决了元素周期表上部分元素的原子量差异问题，使该表得到了最终的完善。
元素周期表的诞生与完善，有力地推动了现代化学的发展。