A kémiai elemek periódusos rendszere a kémiai elemek egy táblázatos megjelenítése, melyet elsőként 1869-ben az orosz kémikus Dmitrij Mengyelejev alkalmazott. Olyan táblázatot szándékozott készíteni, amely jól mutatja az elemek tulajdonságai között fellelhető visszatérő jellegzetességeket ("periódusokat"). Az idők folyamán a periódusos rendszert többször módosították és bővítették, ezen kívül Mengyelejev ideje óta számos új elemet fedeztek fel, új elméleti modelleket dolgoztak ki, melyek magyarázattal szolgálnak a kémiai sajátosságok hátterét illetően. A táblázatnak létezik az elemek viselkedésének különböző szempontjait hangsúlyozó más elrendezése is de a leggyakrabban használt forma még ma is nagyon hasonlít Mengyelejev eredeti ábrájára.

A kémia oktatásában ma általánosan elterjedt a periódusos rendszer használata, a kémiai sajátosságok különböző formáinak az osztályozásához, rendszerezéséhez és összehasonlításához hasznos segédeszköz. A táblázatot széleskörűen használják a kémiában, fizikában, biológiában és az iparban. A periódusos rendszer 2006. október 16-án 117 elemet tartalmaz (a 118-as elemet előállították, de a 117-eset még nem).

Az elemek rendszerezésére tett korábbi kísérletek legtöbbször az atomtömeg alapján történő sorrendbe állítással állt valamilyen módon összefüggésben. Mengyelejev legnagyobb újítása a periódusos rendszer megalkotásánál az volt, hogy az elemeket úgy rendezte el, hogy az illusztrálja az elemek ismétlődő ("periódusos") kémiai tulajdonságait (még ha ez azt is jelentette, hogy nem voltak atomtömeg szerint sorrendben), és kihagyta a helyét a "hiányzó" (akkoriban még ismeretlen) elemeknek. Mengyelejev a táblázat alapján megjósolta ezeknek a "hiányzó" elemeknek a tulajdonságait, és később ezek közül sokat valóban felfedeztek, és a leírás illett rájuk.

Ahogy az atomok szerkezetének elmélete továbbfejlődött (például Henry Moseley által), nyilvánvalóvá vált, hogy Mengyelejev az elemeket növekvő rendszám (azaz az atommagban levő protonok száma) alapján rakta sorrendbe. Ez a sorrend majdnem megegyezik az atomtömegből adódó sorrenddel.

Annak érdekében, hogy az ismétlődő tulajdonságokat szemléltesse, Mengyelejev mindig új sort kezdett a táblázatban, úgy hogy a hasonló tulajdonságú elemek egymás alá, egy oszlopba kerüljenek. A periódusos rendszer függőleges oszlopait csoportnak nevezzük, I-től VIII-ig számozzuk. A csoporton belüli elemek vegyértékhéján lévő elektronok száma és elrendeződése azonos. Megkülönböztetjük a főcsoportokat (a táblázatban "A"-val jelöltük.) és a mellékcsoportokat (a táblázatban "B"-vel jelöltük).

A periódusos rendszer vízszintes sorait periódusnak nevezzük, 1-től kezdve számozzuk. Egy perióduson belül az elemek alapállapotú atomján a legkülső héj főkvantumszáma megegyezik és egyenlő a periódus számával.

Mengyelejev eredeti táblázatában mindegyik periódus ugyanolyan hosszú volt. A modern táblázatokban a táblázat alján egyre hosszabb periódusok találhatóak, melyek s-, p-, d-, és f-mezőkre osztják az elemeket. A periódusos rendszeren belül azonos mezőkbe soroljuk azokat az oszlopokat, ahol azonos alhéj töltődik fel, a mezőket a feltöltődő alhéjakról nevezzük el (s-héj, p-héj, d-héj stb.)