Pengelompokkan unsur-unsur sudah dilakukan sejak lama, yaiitu sejak jumlah unsur yang dikenal sudah cukup banyak. Sistem periodik yang digunakan sekarang merupakan puncak dari berbagai upaya yang dilakukan para ahli.
1. Pengelompokkan atas Logam dan Nonlogam
Penggolongan unsur yang pertama dilakukan oleh Lavoisier yang mengelompokkan unsur ke dalam logam dan nonlogam. Tentu saja pengelompokkan atas logam dan nonlogam masih sangat sederhana, sebab antara sesama logam pun masih terdapat banyak perbedaan.
2. Triade Dobereiner
Pada tahun 1829, Johan Wolfgang Dobereiner, seorang profesor kimia di jerman, mengemukakan bahwa massa atom relatif stronsium sangat dekat dengan massa rata-rata dari dua unsur lain yang mirip dengan stronsium, yaitu kalsium dan barium.
3. Hukum Oktaf Newlands
Pada tahun 1864, seorang ahli kimia dari Inggris, A. R. Newlands mengumumkan penemuannya yang disebut hukum oktaf. Newlands menyusun unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya.
4. Sistem Periodik Mendeleev
Pada tahun 1869, seorang sarjana asal Rusia bernama Dmitry Ivanovich Mendeleev, menyimpulkan bahwa sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari massa atom relatifnya.
5. Sistem Periodik Modern dari Henry G. Moseley
Pada awal abad 20, setelah penemuan nomor atom, Henry Moseley menunjukkan bahwa urut-urutan unsur dalam sistem periodik Mendeleev sesuai dengan kenaikan nomor atomnya. Penempatan telurium (Ar = 128) dan iodin (Ar = 127) yang tidak sesuai dengan kenaikan massa atom relatif, ternyata sesuai dengan kenaikan nomor atomnya (nomor atom Te = 52; I = 53).