X射线的发现为周期表的历史开辟了一个新的时代。1911年，英国物理学家巴拉克发现，当X射线被金属散射时，散射后的X射线的穿透本领会随着金属的不同而迥然不同。
1914年，英国青年物理学家莫塞莱确定了各种金属所产生的标识X射线的波长，并得到了一个重要的发现：各元素的波长非常有规律地随着它们在周期表中的排列顺序而递减。
这使得各种元素在周期表中应处的位置完全固定下来了。如果周期表中有两个挨在一起的元素，它们所产生的X射线的波长差比原来预期的差值大一倍的话，那么，它们之间肯定应当有一个属于未知元素的空位；如果两个元素的标识X射线的波长差同预期值并没有出入，那么，就可以肯定它们之间并不存在着待填补进去的元素。这样，人们就有可能确切地知道元素的确定数目了。
化学家们当时把元素从1（氢）一直排列到92（铀），并且发现，这种“原子序数”不仅对于了解原子的内部结构十分重要，而且比原子量更为重要。
莫塞莱的新体系很快就被证明是很有价值的。法国化学家于尔班在发现了镥以后，曾宣布他又发现了另外一种被称之为“锯”的新元素、根据莫塞莱的体系，镥是第71号元素，而“锯”则应该是第72号元素。但是在莫塞莱分析了“锯”的标识X射线以后，弄清了所谓“锯”实际上仍然是镥。第72号元素一直到1923年，才被丹麦物理学家科斯特和匈牙利化学家赫维西在哥本哈根的一个实验室中检测出来，并定名为“铪”。
当莫塞莱去世以后，他的方法的准确性得到了证实。莫塞莱是在1915年作为第一次世界大战的牺牲者，在加利波利死去的，当时才28岁。瑞典物理学家西格班扩展了莫塞莱的工作，他发现了一系列新的X射线，并精确地测定了各种元素的X射线谱，并因此项工作在1924年而获得了诺贝尔物理学奖。
1925年，德国的诺达克、塔克和贝格又填补了周期表的另外一个空位。他们在对可能含有他们要寻找的这种元素的矿石进行了3年的研究以后，终于发现了第75号元素，并把它定名为“铼”。这就使得周期表中尚待填补的空位只剩下了4个，即第43号、第61号、第85号和第87号元素。
没想到的是，用了整整20年的时间，人们为了寻找到剩下的这4个元素。当时的化学家们并没有认识到所有的稳定性元素已经全部找到，而这些尚待填补的元素都是不稳定的元素，它们在今天的地球上已经极其稀少，因而除了其中一个元素以外，全都必须在实验室中用人工方法制备出来，才能加以认证。