Mendelejev rangschikte de chemische elementen in het periodiek systeem op basis van hun atoommassa en chemische eigenschappen. Dit zijn de belangrijkste principes die hij gebruikte:

1. Atoommassa: Mendelejev rangschikte de elementen in oplopende volgorde van hun atoommassa. Hij merkte op dat elementen met vergelijkbare chemische eigenschappen de neiging hadden vergelijkbare atoommassa's te hebben. Elementen in dezelfde groep (verticale kolom) hadden bijvoorbeeld vergelijkbare chemische eigenschappen en werden opeenvolgend gerangschikt op basis van hun toenemende atoommassa.

2. Chemische eigenschappen: Mendelejev benadrukte het belang van chemische eigenschappen bij het organiseren van de elementen. Hij groepeerde elementen met vergelijkbaar chemisch gedrag bij elkaar, zelfs als hun atoommassa's niet in perfecte numerieke volgorde waren. Jodium werd bijvoorbeeld in dezelfde groep geplaatst als fluor, chloor en broom, ondanks dat het een hogere atoommassa had dan tellurium.

3. Periodieke trends: Mendelejev merkte periodieke trends op in de eigenschappen van de elementen. Hij merkte op dat bepaalde fysische en chemische eigenschappen zich met regelmatige tussenpozen herhaalden wanneer elementen werden gerangschikt in de volgorde van toenemende atoommassa. Dit leidde tot het concept van periodiciteit, een fundamenteel principe van het periodiek systeem.

4. Hiaten en voorspellingen: Mendelejev liet gaten in zijn periodiek systeem achter voor onontdekte elementen. Hij voorspelde het bestaan ​​en de eigenschappen van deze ontbrekende elementen op basis van de patronen en trends die hij waarnam tussen de bekende elementen. Hij voorspelde bijvoorbeeld het bestaan ​​van elementen als gallium, scandium en germanium, die later werden ontdekt en bevestigd.

5. Periodieke wet van Mendelejev: Het werk van Mendelejev leidde tot de formulering van de periodieke wet, die stelt dat 'de eigenschappen van de elementen periodieke functies zijn van hun atoommassa's'. Deze wet werd het leidende principe voor het organiseren en begrijpen van de chemische elementen en hun gedrag.

Het periodiek systeem van Mendelejev was destijds revolutionair en bood een systematisch raamwerk voor het classificeren en bestuderen van de chemische elementen. Het organiseerde niet alleen bekende elementen, maar voorspelde ook het bestaan ​​van nieuwe, wat leidde tot verdere vooruitgang op het gebied van de chemie.