元素周期系是按照一定的标准（元素核电荷数的增加或者最初相对原子量的增加等）把化学元素排成序列，元素的性质在序列中呈现周期性的变化。

元素周期系，同时也称元素周期表

1829年德国化学家德贝莱纳（J.Dobereiner）发现当时已知的44种元素中有15种元素可分为5组，每组的三个元素性质相似，且中间元素的相对原子质量约为较轻和较重的两个元素相对原子质量之和的一半，如钙、锶、钡，满足以上条件；氯、溴、碘，锂、钠、钾等组元素的情况类似，由此提出“三素组”的概念，为发现元素性质的规律打下了基础。

现代化学的元素周期律是1869年俄国科学家门捷列夫(Dmitri Mendeleev)首创的，他将当时已知的63种元素依原子量大小并以表的形式排列，把有相似化学性质的元素放在同一行，就是元素周期表的雏形。利用周期表，门捷列夫成功的预测当时尚未发现的元素的特性(镓、钪、锗)。

1913年英国科学家莫色勒利用阴极射线撞击金属产生X射线，发现原子序越大，X射线的频率就越高，因此他认为核的正电荷决定了元素的化学性质，并把元素依照核内正电荷(即质子数或原子序数)排列，经过多年修订后才成为当代的周期表。

在周期表中，横行称为一个周期，纵列称为一个族。

1913年，英国物理学家莫斯莱发现，门捷列夫周期表里的原子序数实际是原子的核电荷数。

从此，元素周期律被表述为：元素的性质随着原子核电荷数的递增发生周期性的递变。