Hij publiceerde zijn periodieke tabel in 1869 en regelde de elementen door atoomgewicht, wat de meest begrepen eigendom van elementen op dat moment was. Hij erkende ook dat er hiaten in zijn tabel waren en hij voorspelde het bestaan ​​van onontdekte elementen op basis van hun verwachte eigenschappen.

Later verfijnde Henry Moseley het werk van Mendeleev met behulp van röntgenspectroscopie om het atoomnummer van elk element te bepalen. Het werk van Moseley bevestigde dat het atoomnummer, niet atomair gewicht, de fundamentele basis was voor het periodieke tabel.