根据相对原子质量排列已知元素时，如果遇到性质和元素周期性不符，那是相对原子质量值有错误所致。如当时误认为铍的化合价是3，相对原子质量为13.5，这样铍的位置在碳（相对原子质量为12)和氮(相对原子质量为14)之间，未能反映出元素的周期性。他在研究了铍的性质后认为其化合价应为2，相对原子质量为9，应把它排在锂和硼之间。有时，相对原子质量的数值没有错，但门捷列夫认为元素的性质比它的相对原子质量更重要，于是就大胆地把它们的排列位置换一下。例如，碲的相对原子质量是127.61，碘是126.91，按理碲应排在碘后面，但门氏认为碲的性质更类似硒，就把它放在碘之前，使碲的位置在硒的下面。
周期表中各元素性质，如金属性、非金属性、氧化物和水化物的专碱性等性质的递变都很有规律，对于研究和应用化学知识有指导作用。
门捷列夫元素周期表，是科学理论研究中运用逻辑思维的成功范例、是科学预见的丰硕成果。他在元素周期表中，不仅预见到19世纪末化学元素的发现，甚至对20世纪发现的放射性元素，以及“二线”后出现的人工元素，也在周期表中预约定位了。不仅如此，门捷列夫的元素周期表还暗示了以氢为原型的元素原子结构的关系。这是20世纪后由于量子力学的发展才了解到它的意义和本质的。
门捷列夫周期表不仅是化学发展史上的里程碑，而且也影响到其他科学，例如元素光谱学等。
崭新发展 精确表达
周期表发明以后，又经历了几次重要的发展。
首先，门捷列夫预言的三种元素镓、钪、锗先后于1875、1879、1886年被发现，其性质几乎与预言的完全相同。
1894年~1899年，6种稀有气体先后被发现，门捷列夫和许多科学家认为应在周期表上增添一个零族，以进一步完善周期系。
随着对放射性现象和X射线的深入研究，人们进一步认识了原子的结构，其中，原子序数的概念对门捷列夫周期表来说具有十分重要的意义。1913年，卢瑟福的学生莫斯莱研究了各种元素的标识X谱线后指出，原子序数表示的量只能是带正电的核的电荷数。如果把元素按原子序数进行排列，元素表中原来几对按原子量排列位置颠倒的矛盾就会得到合理的解释。显然，决定元素化学性质呈周期性变化的是原子序数（核电荷数），而不是原子量。此外，根据标识X谱线，还可以寻找和鉴别新的元素，并更确切地掌握元素在周期表中的准确位置。1920年，查得威克用实验验证了莫斯莱的这个推论。
原子核电荷数的研究科学地解释了元素在周期表中的排列顺序，而原子核外电子的分布和运动规律的研究则进一步阐明了元素为什么是原子序数的周期函数。
每一种元素都有其特征谱线，其频率非常确定。而根据卢瑟福的原子有核模型以及经典电磁学理论，任何一个绕核运动的电子，最终将掉在原子核上与观察到的实际情况不符，这是卢瑟福模型的一大缺陷。1913年，丹麦物理学家玻尔综合了普朗克的量子理论爱因斯坦的光量子理论以及卢瑟福的原子有核模型，提出了一个新的原子结构模型，解决了原子不稳定的问题。1925年，奥地利物理学家泡利提出了“不相容原理”，指出在同一原子中，两个电子不能共处于同一量子状态。至此，用这些理论就能解释一切元素中电子的层状结构，并合理地解释周期律的规律。人们还认识到元素的化学性质和元素发生化学变化和完全取决于核外电子的排布，特别是最外层电子壳层的情况和外层电子的运动状态。
这样，人们就能够更深刻地理解元素周期律的实质和意义了。这就是说，每种原子的核外都有自身的电子层结构，元素周期律正反映了电子在各原子外层排布的规律性。实际上，核电荷数才是周期表中元素排列顺序的根本依据，核外电子分布及其运动情况决定了元素的主要化学性质。元素性质呈周期性变化的根本原因在于元素的原子核外电子分布的周期变化。这便是元素周期律的实质。
原子结构理论不仅为元素周期律提供了新的科学依据，同时也使元素周期表得到进一步的发展和完善。到20世纪30年代，周期表中92号元素铀以前的元素已找到88个，还有原子序数为43、6185、87号的四个元素尚未发现。为寻找这四种元素，竟花费了众多化学家20年的时间。当时谁也没想到，自然界中所有稳定的元素都已找到、这四种元素是不稳定的，很难在地球上找到。除87号元素外，其余二种元素都必须在实验室里用人工方法制备出来。到1945年，元素周期表中92号铀元素以前的元素全部得到了。92号元素是否是元素周期系的终点？铀以后还有没有元素?能不能用人工方法合成92以后的元素?这成了人们关注的问题。
人工放射性元素发现后，人们开始尝试制造新元素，尽管经历了不少失败，但经过30多年的努力，还是合成了十几种超铀元素，进一步发展了元素周期系。一系列超铀元素的合成，不仅壮大了元素的队伍，同时也使人们对物质的微观结构有了更多的认识。实验事实证明，超铀元素的稳定性随着原子序数的增加而急剧降低。97号元素以前的超铀，寿命最大的同位素半衰期可达千年以上，而103号元素的半衰期为180秒，以后制得的新元素104361的半衰期为70秒；105262为40秒；107261仅为2微秒。这就给人们带来一个新的严重问题—一合成原子序数更高的元素有没有可能性?元素周期表这一次
