當戴維·本生、基爾霍夫等化學家已經做了足夠多的實驗，發現了63種元素時，門捷列夫試圖從理論上做一些思考。在長達20年的時間里，他潛心思索，反復揣摩，把每一種元素的名稱、性質、原子量等寫在63張牌上。這副牌有赤、橙、黃、綠、青、藍、紫等七種顏色。終于他發現了其中的規律：表面上看不過是一堆五彩亂紙，花花綠綠，實際上有兩條暗線將它們串在一起，第一是原子量，可以根據原子量的大小將它們排成一條長串;第二條暗線就是每列元素的化合價相同。這63種元素原來就是暗暗地由原子量這條線串起來，又分成不同的族，每族有相同的化合價，按周期循環，這就是周期律。人們正是據此規律又發現了不少種元素。