化学元素周期表是根据原子序数从小至大排序的化学元素列表。列表大体呈长方形，某些元素周期中留有空格，使特性相近的元素归在同一族中，如卤素、碱金属元素、稀有气体（惰性气体或贵族气体）、放射性元素等。这使周期表中形成元素分区且分有七主族、七副族与零族、八族。由于周期表能够准确地预测各种元素的特性及其之间的关系，因此它在化学及其他科学范畴中被广泛使用，作为分析化学行为时十分有用的框架。俄国化学家门捷列夫于1869年发明周期表，此后不断有人提出各种类型周期表不下170余种，归纳起来主要有：短式表（以门捷列夫为代表）、长式表（维尔纳式为代表）、特长表（以波尔塔式为代表）。平面螺线表和圆形表（以达姆开夫式为代表）。立体周期表（以莱西的圆锥柱立体表为代表）等。小学上长期习用的是长式周期表。2015年12月30日，IUPAC执行理事林恩·瑟比表示，元素周期表将添四种新元素，并于2016年初将公布。
周期表的编排显示出不同元素的化学性质的周期性，在周期表中，元素按原子序(即原子核内的质子数目）递增次序排列，并分为若干列和栏，在同一行中的称为同一周期，根据量子力学，周期对应着元素原子的电子排布，显示出该原子的已装填电子层数目。沿着周期表向下，周期的长度逐渐上升，并按元素的电子排布划分出s区元素、p区元素、d区元素和f区元素。
而同一栏中的则称为同一族，同一族的元素有着相似的化学性质。
在印刷的周期表中，会列出元素的符号和原子序数。而很多亦会附有以下的资料，以元素X为例：
A：质量数(Massnumber)，即在数量上等于原子核（质子加中子）的粒子数目。Z：原子序数，即是质子的数目。由于它是固定的，一般不会标示出来。e：净电荷，正负号写在数字后面。n：原子数目，元素在非单原子状态（分子或化合物）时的数目。除此之外，部份较高级的周期表更会列出元素的电子排布、电负性和价电子数目。
外围电子层排布,元素附注为元素的电子壳层结构的电子组态（最外层电子的基态以及数量），s、p、d、f标记轨道角动量在z轴方向上投影的磁量子数。例如1s1，前面的1表示壳层数，s表示轨道量子数为0的量子态（基态的简并态之一），后面的1表示最外层电子的数目（是电子自旋态以及pauli原理决定的）。详情请参考量子力学。
（1）除第1周期外，其他周期元素（稀有气体元素除外）的原子半径随原子序数的递增而减小；（2）同一族的元素从上到下，随电子层数增多，原子半径增大。注意：原子半径在IVB族及此后各副族元素中出现反常现象。从钛至锆，其原子半径合乎规律地增加，这主要是增加电子层数造成的。然而从锆至铪，尽管也增加了一个电子层，但半径反而减小了，这是与它们对应的前一族元素是钇至镧，原子半径也合乎规律地增加（电子层数增加）。然而从镧至铪中间却经历了镧系的十四个元素，由于电子层数没有改变，随着有效核电荷数略有增加，原子半径依次收缩，这种现象称为“镧系收缩”。镧系收缩的结果抵消了从锆至铪由于电子层数增加到来的原子半径应当增加的影响，出现了铪的原子半径反而比锆小的“反常”现象。
（1）除第一周期外，其余每个周期都是以金属元素开始逐渐过渡到非金属元素，最后以稀有气体元素结束。（2）每一族的元素的化学性质相似
（1）除第1周期外，同周期从左到右，元素最高正价由碱金属+1递增到+7，非金属元素负价由碳族-4递增到-1（氟无正价，氧无+6价，除外），皆呈阶梯式变化。（2）同一主族的元素的最高正价、负价均相同。(3)所有单质都显零价。
（1）同一周期元素随原子序数的递增，元素组成的金属单质的熔点递增，非金属单质的熔点递减；（2）同一族元素从上到下，元素组成的金属单质的熔点递减，非金属单质的熔点递增。
（1）同一周期的元素电子层数相同。因此随着核电荷数的增加，原子越容易得电子，从左到右金属性递减，非金属性递增；（2）同一主族元素最外层电子数相同，因此随着电子层数的增加，原子越容易失电子，从上到下金属性递增，非金属性递减。
元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物的碱性越强；元素的非金属性越强，最高价氧化物的水化物的酸性越强。
元素非金属性越强，气态氢化物越稳定。同周期非金属元素的非金属性越强，其气态氢化物水溶液一般酸性越强；同主族非金属元素的非金属性越强，其气态氢化物水溶液的酸性越弱。
一般元素的金属性越强，其单质的还原性越强，其氧化物的阳离子氧化性越弱；元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，其简单阴离子的还原性越弱。