Το 1865 ο Τζων Νιούλαντς διατύπωσε τον Κανόνα των Οκτάβων. Η έλλειψη χώρων για τα άγνωστα στοιχεία και η τοποθέτηση δύο στοιχείων σε ένα κουτί έγιναν αντικείμενο κριτικής κι έτσι οι ιδέες του Νιούλαντς δεν έγιναν δεκτές. Ένας άλλος ήταν ο Λόταρ Μέγιερ, ο οποίος το 1864 δημοσίευσε ένα έγγραφο που περιέγραφε 28 στοιχεία αλλά δεν υπήρχε καμία προσπάθεια πρόβλεψης νέων στοιχείων. Το 1863 ήταν γνωστά 56 στοιχεία και ανακαλύπτονταν ένα νέο στοιχείο σχεδόν κάθε χρόνο.
Αφού έγινε δάσκαλος, ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ έγραψε τις Αρχές της Χημείας (δύο τόμοι, 1868-1870). Καθώς προσπάθησε να κατατάξει τα στοιχεία σύμφωνα με τις χημικές τους ιδιότητες, παρατήρησε ότι υπήρχε μία διάταξη που τον οδήγησε στη δημιουργία του περιοδικού πίνακα. Ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ αγνοούσε τις εργασίες που έγιναν τα προηγούμενα χρόνια πάνω στους περιοδικούς πίνακες. Έκανε τον πίνακα, και με την προσθήκη συμπληρωματικών στοιχείων ακολουθώντας αυτή τη διάταξη, ανέπτυξε την εκτεταμένη έκδοση του περιοδικού πίνακα.
Ο πίνακας του Μεντελέγιεφ ήταν ένα διάγραμμα με έξι οριζόντιες και οκτώ κάθετες στήλες, όπως περίπου είναι τα σταυρόλεξα. Τοποθέτησε πρώτα τα στοιχεία κατά περιόδους στις οριζόντιες σειρές. Αυτό σημαίνει ότι τα στοιχεία μιας ορισμένης γραμμής παρουσιάζουν κανονική επανάληψη των χημικών ιδιοτήτων. Μετά κατέταξε τα στοιχεία των οριζοντίων γραμμών καθέτως, ώστε κάθε κάθετη στήλη να περιέχει στοιχεία που παρουσιάζουν κάπως όμοιες ιδιότητες. Τις κάθετες αυτές στήλες ονόμασε οικογένειες. Με την κατάρτιση του πίνακα, ο Μεντελέγιεφ διαπίστωσε ότι υπήρχαν κενά, δηλαδή άδεια διαστήματα, σε μερικές στήλες. Συμπέρανε ότι τα κενά αυτά έπρεπε να παριστάνουν τα άγνωστα στοιχεία. Πίστευε όμως ότι τα στοιχεία αυτά έπρεπε να βρίσκονται στη γη, αφού ο πίνακας περιοδικότητος αποτελούσε νόμο της φύσης.
Στις 6 Μαρτίου 1869, ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ έκανε μία επίσημη παρουσίαση στη Ρωσική Χημική Εταιρεία, με τίτλο Η Εξάρτηση Μεταξύ των Ιδιοτήτων του Ατομικού Βάρους των Στοιχείων, η οποία περιέγραφε στοιχεία σύμφωνα με το ατομικό βάρος και σθένος. Ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ δημοσίευσε τον περιοδικό πίνακα όλων των γνωστών στοιχείων και προέβλεψε μερικά νέα στοιχεία για τη συμπλήρωσή του. Λίγους μήνες μετά, ο Λόταρ Μέγιερ δημοσίευσε έναν σχεδόν πανομοιότυπο πίνακα. Ορισμένοι επιστήμονες θεωρούν τον Μέγιερ και τον Μεντελέγιεφ συνδημιουργούς του περιοδικού πίνακα, αλλά σχεδόν όλοι συμφωνούν ότι η ακριβής πρόβλεψη του Μεντελέγιεφ για τις ιδιότητες των στοιχείων που αυτός αποκαλούσε εκαπυρίτιο, εκααργίλιο και εκαβόριο (γερμάνιο, γάλλιο και σκάνδιο αντίστοιχα), τον προκρίνει ως βασικό δημιουργό του πίνακα.
Αν και ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ τιμήθηκε ευρέως από επιστημονικές οργανώσεις σε όλη την Ευρώπη, συμπεριλαμβανομένου και του Μεταλλίου Κόπλεϊ από τη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου, παραιτήθηκε από το πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης στις 17 Αυγούστου του 1890. Το 1893 ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ διορίστηκε διευθυντής του Γραφείου Μέτρων και Σταθμών. Από τη θέση αυτή διατύπωσε τα νέα κρατικά πρότυπα για την παραγωγή βότκας. O Ντμίτρι Μεντελέγιεφ ερεύνησε επίσης τη σύνθεση του πετρελαίου και βοήθησε στην ίδρυση του πρώτου διυλιστηρίου πετρελαίου στη Ρωσία.
Το 1905, ο Μεντελέγιεφ εξελέγη μέλος της Σουηδικής Βασιλικής Ακαδημίας Επιστημών. Το επόμενο έτος η Επιτροπή του Νόμπελ Χημείας πρότεινε στη Σουηδική Ακαδημία να απονείμει το Βραβείο Νόμπελ Χημείας του 1906 στον Μεντελέγιεφ για τη δημιουργία του περιοδικού συστήματος. Το Χημικό Τμήμα της Σουηδικής Ακαδημίας υποστήριξε την πρόταση αυτή και στη συνέχεια η Ακαδημία έπρεπε να εγκρίνει την επιλογή της Επιτροπής, όπως έχει γίνει σχεδόν σε κάθε περίπτωση.
Απροσδόκητα, κατά τη σύσκεψη της Ακαδημίας, ένα μέλος της Επιτροπής, ο Σβάντε Αρρένιους, διαφώνησε με την επιλογή και υποστήριξε την υποψηφιότητα του Ανρί Μουασάν. Οι εκ νέου προσπάθειες να προταθεί ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ το 1907 συνάντησαν και πάλι την απόλυτη αντίθεση του Αρρένιους.
Αριθμός Πιστοποίησης Μ.Η.Τ.232163