Periodesystemets grupper utgjøres av kolonnene der grunnstoffene står vertikalt plassert i forhold til hverandre. Mendelejevs gruppeinndeling var basert på stoffenes kjemiske egenskaper (som reaktivitet). Dagens gruppe-klassifisering baserer seg på antall elektroner i ytterste skall (valenselektroner), noe som har nøye sammenheng med de kjemiske egenskapene Mendelejev observerte. Gruppe 1 (unntatt hydrogen) kalles alkalimetaller og er plassert helt til venstre i tabellen. Disse stoffene har kun ett valenselektron, og er meget reaktive (reaksjonsvillige). De binder seg svært lett med andre grunnstoff, og finnes derfor ikke i ren form naturlig. Alkalimetallenes rake motsetning er edelgassene som utgjør gruppe 18. Hos edelgassene er det ytterste elektronskallet fullt, noe som gjør at de er ekstremt lite reaktive. De danner derfor ikke kjemiske forbindelser naturlig (edelgass-forbindelser har imidlertid vært kunstig fremstilt i laboratorier).