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Das Periodensystem der Elemente ist in Perioden und Gruppen gegliedert. Eine Zeile des Periodensystems der Elemente entspricht einer Periode. Die Periodennummern (1 bis 7) entsprechen der Hauptquantenzahl. Die oft noch angegebenen Buchstaben (K bis Q) entsprechen Benennungen von Schalen des Schalenmodells der Atomhülle.
Bis auf die erste Periode, die nur die Elemente Wasserstoff und Helium enthält, umfasst jede Periode acht Hauptgruppenelemente. Ab der 4. Periode (einschließlich) kommen jeweils zehn Nebengruppenelemente hinzu. Die 6. Periode enthält zusätzlich 14 als Lanthanoide (auch seltene Erden genannt) benannte Elemente, die 7. Periode 14 Actinoide.
Die Atomradien nehmen in der Regel ab, die Elektronegativität nimmt zu. Die Ursachen hierfür finden sich im Atombau, der sich wie folgt verändert: Innerhalb einer Periode steigt die am Elementsymbol links unten stehende Ordnungszahl von links nach rechts jeweils um den Betrag eins an. Im Zahlenwert identisch steigt die Anzahl der positiv geladenen Protonen im Atomkern und damit in einem neutralen Atom ebenso die Anzahl der negativ geladenen Elektronen in der Atomhülle. Bei Verwendung des Schalenmodells (Buchstaben K bis Q) werden dabei die Elektronenschalen aufgefüllt. Bei Verwendung eines neuereren Atommodells wie z. B. dem Orbitalmodell erfolgt die Besetzung entsprechender Atomorbitale.
Die Änderung der Anzahl der Atombausteine verursacht die unterschiedlichen Eigenschaften der chemischen Elemente innerhalb einer Periode. Die Veränderungen der Bausteinanzahlen im Atomkern beeinflussen v. a. die physikalischen Eigenschaften. Die Anzahl und der Aufenthaltsort der Elektronen (Elektronenkonfiguration) in der Atomhülle bewirkt v. a. die unterschiedlichen chemischen Eigenschaften.
