化学物质从宏观连续形态上可以分为单质和化合物两大部分，但是不管是单质还是化合物又都是由元素构成的。到目前为止，人类所认识的元素已经达到109种，其中有94种是自然界中已发现的天然元素，还有15种是人造元素。
关于元素的分类，在很早的时候就已经被科学家们无数次地研究过。早在19世纪初在门捷列夫之前，已经有很多化学家专门从事对化学元素的分类研究工作。比较著名的化学家如波登科弗、格拉法斯通、杜马、尚古都等都曾经多次从不同的角度对化学元素进行分类。其分类方法多种多样，有的按元素电化序为划分标准，有的以原子价，也有以原子量顺序为划分标准等，其中比较著名的分类方法是“三素组”、“八音律”和“迈尔曲线”。
“三素组”是在1829年由化学家段柏莱纳建立的，他把已知元素中的15种划分为5组，其中每组均包含着3个性质差不多的元素，因此被称为“三素组”。同时他指出，在同一组的3个元素中，中间元素的原子量是前后相邻的2个元素原子量的数学平均值。
“八音律”是由英国化学家纽兰兹建立的，他曾经试着把元素依照原子量大小的顺序排列起来。1865年，他偶然发现“第八个元素是第一个元素的某种重复，就像音乐中八度音程的第八个音符一样”，因此这一现象被称为元素分类的“八音律”。
“迈尔曲线”是德国化学家迈尔所创建的，他仔细的分类研究后，指明“元素的性质为原子量的函数”。于是他以原子量作为横坐标，以原子体积为纵坐标，绘制了原子体积曲线图，从图中显示出类似的元素在曲线上占据的位置也是类似的。因此，这个图清楚地表明了原子体积和原子量之间的函数关系，这就是著名的迈尔曲线。
1869年，俄罗斯化学家门捷列夫在以上三位科学家的研究基础上，对元素的综合性分类进行了重点研究。他曾经说过：“不管人们愿意不愿意……，在元素的质量和化学性质之间一定存在某种联系……，因此就应该找出元素性质和它们原子量之间的关系。”于是他根据自己的研究把当时已知的63种元素进行分类，这就形成了现在著名的元素周期表。
这是门捷列夫第一次对化学元素做出的本质性的分类，后来随着化学元素的不断发现，特别是19世纪末物理学的一连串新发现，莫斯莱将门捷列夫的分类又进行了重新的研究并将它推向了新的高度。如今，人们对化学元素的分类已经形成了一个更加精确、全面的认识，元素周期律是应用化学分类方法取得成功的典型例子。在化学物质中单质算是构造比较简单的物质了。它是由相同元素构成的物质，可分为三类：金属、非金属和稀有气体。