1.若按照原子量排列，元素的性质显然具有周期性。
2.拥有类似性质的元素，不是原子量类似（亦即在周期表上位于同一横列的邻近位置），就是原子量按规律增加（亦即位于周期表的同一纵行）。
3.周期表上的纵行代表原子价，亦即元素的“结合力”。
4.自然界最常发现的元素通常具有低原子量以及明确的性质。它们位于周期表最上方，呈现不同元素族的性质。
5.元素的原子量决定其性质。
6.许多未知元素的发现是可预期的。
7.在得知元素在周期表上的适当位置及邻近元素的原子量后，有时可修正该元素的原子量。
8.从元素的原子量可预测元素的特定性质属性。
门捷列夫跟迈尔及其他研究领域类似的化学家不同，他并不满足于普遍的规律，反而大胆地将周期表转换为进行特定预测的“思想工具”。门捷列夫在建立周期表时充满自信，当元素的性质与按照原子量预测的性质不符时，他会认为是原子量有误，而非周期表有误。例如，为了将铟置于周期表中，他将铟原本公认的原子量乘上3倍。同样地，他将公认的铀原子量加倍，并将钛的原子量从52下调至低于48。
大多数的化学家并不认同门捷列夫伟大的统一远见。许多人不喜欢他改动公认的原子量，例如迈尔在1870年写道：“根据这么不确定的基础来变动公认的原子量，显然太过轻率。”许多人认为他的整个理论令人无法信服，甚至不科学。不过门捷列夫已丢下不容忽视的战帖：“两者只能择一，要就是认定周期律完全正确，并且据以形成新的化学研究方法，否则就是全盘否定。”
周期律与元素周期表在接下来的20年内的确赢得认同，主要是因为门捷列夫的预测。他将自己的研究与名声孤注一掷，预测三种元素（类铝、类硼与类矽）的原子量，详述其性质并填入周期表的特定空格里。当法国化学家勒科克?德?布瓦博德朗（Lecoq de Boisbaudran）于1875年发现镓时，其化学性质十分吻合门捷列夫的“类铝”，不过它的原子量比门捷列夫的预测轻。门捷列夫坚持是德?布瓦博德朗的测量有误。德?布瓦博德朗在重复实验后惊讶地发现，门捷列夫预测的原子量比自己第一次的测量结果还准。后来门捷列夫的类硼，亦即铣，于1879年发现，而1886年则发现他所谓的类矽，即锗。这两个发现都证实他的预测非常准确，不仅是原子量而已，还包括该元素的比重、比热容、所形成的化合物，甚至这些化合物的密度与熔点。到了1889年，当门捷列夫出版他的教科书《化学原理》（Principles of Chemistry）第五版时，已能纳入一长串经过实验证明的预测，并且盛赞那些证实他这些研究成果的科学家为“周期律的真正奠基者”。
门捷列夫的周期表为化学带来三大好礼。首先，他将元素从一堆不相关的个体转变为井然有序的阵列，其中各元素族的性质及其与邻近元素的相似性明显可见。第二，他跟天文学家与物理学家一样，能够进行预测。如同应用牛顿定律预测海王星的存在与位置的勒维耶（Leverrier），门捷列夫应用周期表呈现的规律，预测新元素的存在与性质，这是前所未见的做法。他冒着受到非议的风险，最后终于赢得了名声。这种预测能力赋予化学家无比的信心与创意，催生了今天合成材料、合成药物，甚至合成基因的研究。一旦门捷列夫的研究获得认可，元素将遵循严谨的排列顺序，当中显然有极其重要的基本原理存在。
在1870年，门捷列夫和其他人都不明白为什么大自然会创造出这样的元素集合，又为何使它们各自具有特殊的属性。门捷列夫对元素周期性的根本来源进行预测，最后也证实他的预测是正确的。他坚称关键在于元素呈现不连续的变化，没有中间媒介。他直觉地认为，元素具有独特的阶梯式排列及性质，代表必定有一种尚未发现的自然基本定律存在。对于这些在当时还无法解释的跳跃性质，他这么写道：“人类最终必定能够找到完整的解释，我认为一直要到我们能解释重力定律这类基本的自然定律之后，才有可能找到。”
我们现在已经知道，门捷列夫预测的这种新“基本定律”来自量子世界。1900年，普朗克（Max Planck）率先不情愿地跨入此领域，证实了能量只能以不连续量发散或吸收。1913年，丹麦物理学家玻尔（Niels Bohr）将普朗克的能量子（quantum of energy）套用于卢瑟福（Ernest Rutherford）的原子模型后，终于能够解释元素在周期表的位置。1925年，在把鲍立（Pauli）的不相容原理与玻尔的原子论结合后，物理学家证实四个本身必须以不连续阶段变化的量子变数，迫使电子在连续的原子“壳层”（shells）内累积。例如，氦的两个电子形成自给自足的壳层，使它具备化学惰性。不过锂的第三个电子未能填满下一壳层，因此活性大。随着原子数（与原子量）的增加，电子按照2、8、18、32的数量填满壳层。量子规律将元素一一置入门捷列夫55年前成功发现的排列中。
门捷列夫的人格特性在其伟大的科学预测上展露无疑，而在他的政治作为上也同样鲜明。由于从小在西伯利亚成长，门捷列夫吸收了放逐当地的激进人士和改革者的理想主义。他的姐姐嫁给一位遭放逐的十二月党人，这些人曾在1825年10月反抗沙皇尼古拉斯一世。随着门捷列夫的科学名声日益增高，他一生所鼓吹的人道主义与民主观念也对学术机构形成更大的威胁。1880年，圣彼得堡科学学会的反动分子制造骚动，阻止他获选为正式会员。1890年，门捷列夫毅然决定亲自代表圣彼得堡大学的学生，递交陈情书给教育部。尽管他享有国际名声，又在大学任教30年，但有关当局仍然拒绝他的介入，而他也因此被迫辞职。
门捷列夫从未背离自己的根。终其一生，他的穿着都简单朴素，并且鄙视精英的浮华服饰。发现惰性气体元素的英国化学家雷姆塞（William Ramsa）在见过门捷列夫之后，形容他是“独特多发的外国人”。门捷列夫投入数十载的光阴，努力研究俄国尚未开发的石油、煤与铁矿资源。他认为经济发展是带领俄国人民脱离贫穷的唯一方法。在沙皇政府多年的漠不关心下，门捷列夫的研究最终仍刺激了俄国早期工业的发展。如同与他同时代的托尔斯泰与陀思妥耶夫斯基一样，门捷列夫也发言和写作捍卫人权。不过他一直是位实用主义者，强调教育、就业与经济发展是迈向更美好世界的关键，而且他以满腔的热忱相信科学。他的性格与命运是在实验室中追寻科学真相时锤炼出来的，他写道：“在了解科学领域的生活是这么满足、愉悦与自由后，科学家热诚地希望许多人能入其堂奥。”
门捷列夫于1907年冬天因肺炎辞世，享年72岁。数以百计他诚心以待的大学生，在丧礼行列中随侍一旁，骄傲地抬着他的棺木与周期表为他送行。这是俄罗斯历史与科学史上独特的一刻。然而，从门捷列夫过去的生活方式来判断，他恐怕不会因此而深受感动，反倒可能说：“很好，现在我们继续工作。”
