" A korábbi időben a tudományok - a hidakhoz hasonlóan - csak úgy tudtak felépülni, hogy néhány széles oszloppal és hosszú mestergerendával alátámasztották... azt kívánom megmutatni, hogyan épül fel most a tudomány egy függőhídhoz hasonlóan, karcsú, de szilárdan rögzített láncok együttes erejével"

(A kémia alapelvei, Előszó)

Az 1860-as évek végén, A kémia alapelvei című könyv írása közben Mengyelejev olyan rendszert keresett, amelynek alapján osztályozni tudná az elemeket. Az atomsúlyok (relatív atomtömegek) szerinti rendezés tűnt a legígéretesebbnek. A korábbi próbálkozásokon túl nagy hatást gyakorolt rá a karlsruhei konferencia. (Feltehetően nem ismerte Newlands oktávjait.) Első táblázatát 1869 februárjában nyomtatta ki, és küldte el néhány tudósnak. Nemsokára megjelent a periódusos rendszerről szóló cikk, amely tartalmazta a táblázatot, a periódusos törvény első megfogalmazását, és a törvényből levont következtetéseket: egyes elemek atomsúlyait módosítani kell, hogy az elemek a helyükre kerüljenek a táblázatban, és ismeretlen elemeknek is kell lenniük, amelyek a táblázat üres helyeire kerülnek majd [Zsurnal Russzkogo Himicseszkogo Obscsesztva 1, 60 (1869)]. A cikk rövidített változata hamarosan németül is megjelent [Zeitschrift für Chemie 12, 405 (1869]. (A német publikációban a periódus szót - tévesen - fokozatosnak fordították.) 

Mengyelejev első periódusos rendszere, 1869

 1869 augusztusában - egy moszkvai konferencián - a mai formájához igen hasonló periódusos rendszert mutatott be Mengyelejev. 1871-ben hosszú dolgozatot jelentetett meg, ebben közzétette módosított periódusos rendszerét (a "tipikus" oxigén- és hidrogénvegyületekkel).

A kérdőjeles lantán és a cérium - tévesen a IV, oszlopba került, a réz, az arany és az ezüst a VIII. és az I. oszlopban is szerepelt. A dolgozatban Mengyelejev - többek között - megjósolta a hiányzó eka-bórnak, eka-alumíniumnak, eka-szilíciumnak elnevezett elemek valószínű tulajdonságait, és megbecsülte atomsúlyaikat (44, 68, 72). Mengyelejev éppen az elmélet alkalmazásával, az elmélet kémiai következményeinek vizsgálatával, a még fel nem fedezett elemek tulajdonságainak jóslásával tűnt ki tudóstársai közül.

1870-ben megjelent Lothar Meyer periódusos rendszere is, ám egyik dolgozat sem keltett különös figyelmet. A periódusos törvény iránt csak akkor ébredt fel az érdeklődés, amikor a hiányzó elemeket felfedezték, és tulajdonságaikat megállapították. A galliumot Lecoq de Boisbaudran fedezte fel, és Mengyelejev mutatta ki, hogy megfelel az eka-alumíniumnak. Később kiderült, hogy az eka-bór a szkandium, az eka-szilícium pedig a germánium.