Các nguyên tố trong cùng một nhóm của bảng tuần hoàn có các tính chất tương tự vì cấu hình điện tử của chúng có cùng số electron ở lớp vỏ ngoài cùng. Hành vi của nguyên tố gần như hoàn toàn phụ thuộc vào cấu hình lớp vỏ ngoài cùng này, với vỏ bên trong đóng một vai trò ít quan trọng hơn trong việc xác định thuộc tính.
Các nguyên tố có ba electron trở xuống ở lớp vỏ ngoài cùng của chúng có xu hướng là kim loại, trong khi những nguyên tố có năm hoặc nhiều hơn có xu hướng là phi kim. Những hạt có chính xác bốn electron ở lớp vỏ ngoài cùng hoạt động như những bán kim loại. Kim loại có tính nhiễm điện, có xu hướng mất các electron lớp ngoài cùng và trở thành ion dương khi chúng trải qua các phản ứng hóa học. Phi kim có độ âm điện, có xu hướng nhận thêm electron và trở thành ion âm.
Càng ít electron mà một nguyên tố cần mất hoặc đạt được để trống hoặc lấp đầy lớp vỏ ngoài cùng của nó và đạt đến cấu hình cao hơn, thì nguyên tố đó càng phản ứng mạnh. Điều này làm cho các nguyên tố ở bên trái và bên phải của bảng tuần hoàn trở nên phản ứng mạnh nhất, ngoại trừ các khí quý. Các nguyên tố ở bên trái của bảng tuần hoàn thuộc nhóm IA và được gọi là kim loại kiềm, trong khi những nguyên tố ở bên phải của bảng tuần hoàn thuộc nhóm VII và được gọi là halogen.
