Таким образом «сущность понятий, вызывающих периодический закон, кроется в общем физико-химическом начале соответствия, превращаемости и эквивалентности сил природы. От массы вещества находятся в прямой зависимости тяготение, притяжение на близких расстояниях и много иных явлений. Нельзя же думать, что химические силы не зависят от массы. Зависимость оказывается потому, что свойства простых и сложных тел определяются массами атомов их образующих».
В истории химии незабываемыми останутся дни 6 марта 1869 г. и 3 декабря 1870 г. В первый из них делопроизводитель Русского физико-химического общества профессор Н. А, Меншуткин за отсутствием Дмитрия Ивановича Менделеева сделал доклад: «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сродстве». На самом деле пока еще это был только опыт. Система не претендовала на законченность. Была только идея значительная, большая, но пока еще недостаточно разработанная. Это был скорее еще один вклад в классификацию элементов, чем закон.
До Менделеева вопросами классификации задавались многие, удачнее других Дюма. Позднее, в шестидесятых годах XIX века работали над этим Шанкуртуа, Ньюлендс, и Л. Мейер. В работе их встречались затруднения, вызванные, во-первых, тем, что аналогии металлов часто недостаточно резки, а во-вторых, в иных металлах замечалась двойственность характера, так что они являлись как бы переходами из одной группы в другую. Это тормозило классификацию, стремившуюся сгруппировать их по отдельности. Однако кое-какие металлы удалось разнести по группам. Так, понемногу сортировались элементы. Но между группами элементов не было связи, которая обняла бы все аналогии и связала все группы каким-то генеральным принципом в одно целое, где отдельные элементы были бы лишь звеньями цепи. Первый опыт Дмитрия Ивановича страдал многими недостатками прежних исследований и тем не менее там уже было то общее, из чего можно было исходить в дальнейшем: «все свойства элементов и их соединений изменяются в зависимости от изменений их атомных весов».
В процессе дальнейшей работы Дмитрий Иванович выяснил, что свойства изменяются не так как атомные веса, т. е. не возрастают непрерывно от первого элемента к последнему, а после некоторого возрастания вновь убывают. Такое колебание появляется равномерно, периодически среди элементов, расположенных по порядку их атомного веса. На основании этого выведен Дмитрием Ивановичем периодический закон. Сформулировал он его 3 декабря 1870 г. окончательно так: «Свойства простых тел, так же формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов».
«Указав на периодичность в изменениях свойств элементов, Д. И. Менделеев придал им и соответствующее расположение: он разместил их в горизонтальные ряды по величине атомного веса и при этом элементы, в которых свойства повторяются, подписал под теми, к которым они все ближе подходят, так что образовались кроме горизонтальных рядов еще вертикальные группы, заключающие ближайшие по сходству в свойствах аналогии. От такого расположения и получилась так называемая периодическая система химических элементов».
В окончательно установленной периодической системе оказалось несколько незанятых мест. Объяснялось это тем, что не все элементы были известны науке. Дмитрий Иванович, указывая на эти пробелы в системе, предсказал существование трех из них и теоретически вывел все их свойства, полагая, что они средние между ближайшими элементами. Неизвестные элементы были им названы: эка-бором, эка-алюминием, эка-силицием.
Несмотря на то, что в науке открытие Менделеева было оценено как мировое, многие иностранные ученые не обратили на него должного внимания, а в Германии открытие это даже приписали известному немецкому химику Лотару Мейеру, а отнюдь не Менделееву. В 1867 г. появилась книга Мейера «Die modern Teorien der Chemie», представлявшая собой изложение работ других авторов: в книге приведена таблица из 28 элементов, также заимствованная из других авторов, а не составленная Мейером. В 1870 г. появился его труд, помеченный декабрем 1869 г. «Природа химических элементов как функция их атомных весов». О Менделееве он там говорит: «Недавно Менделеев показал, что подобная система получается, если надписать без произвольного выбора атомные веса по порядку, эту цепь разложить на отделы и их в неизменном порядке приставить друг к другу. Нижеследующая таблица по основной мысли идентична с таблицей, данной Менделеевым». И все же, несмотря на собственное признание Мейером научного приоритета Менделеева в создании окончательной системы элементов и несмотря на то, что основные положения Мейера гораздо ограниченнее менделеевских, долгое время германская наука, а за ней и европейская считали творцом «Периодического закона» Мейера. И только после открытия предсказанных Дмитрием Ивановичем элементов (это предсказание в свое время Мейер осмеял) слава творца «Периодического закона» всецело стала принадлежать Менделееву.