Mendeleev để lại những khoảng trống trong bảng tuần hoàn của mình vì các thuộc tính của các nguyên tố đã biết đã dự đoán các nguyên tố khác, chưa được khám phá, ở những vị trí này. Khi Mendeleev sắp xếp bảng tuần hoàn của mình, ông nhận ra rằng những khoảng trống này sẽ được lấp đầy khi các nhà khoa học tương lai xác định được các nguyên tố mới.
Mendeleev đã tập hợp bảng tuần hoàn trên cơ sở các tính chất đã biết về nguyên tử, cụ thể là khối lượng nguyên tử, khối lượng tương đương và hóa trị. Phương pháp này tiết lộ các mô hình lặp đi lặp lại hoặc định kỳ giữa các yếu tố đã gợi ý một tổ chức vốn có. Trong một số trường hợp, khối lượng nguyên tử đo được của một nguyên tử mâu thuẫn với vị trí dự đoán của nó trong bảng tuần hoàn của Mendeleev. Trong những tình huống này, Mendeleev đã giả định chính xác rằng phép đo sai và ông đã ước tính thành công khối lượng nguyên tử chính xác.
Tương tự, Mendeleev dự đoán thuộc tính của các nguyên tố sẽ lấp đầy khoảng trống trong bảng tuần hoàn của mình. Ví dụ, ông dự đoán việc phát hiện ra gali (mà Mendeleev gọi là eka-nhôm) cũng như một số đặc điểm của nguyên tố này. Ông ước tính khá chính xác các đặc điểm như khối lượng nguyên tử, mật độ, hóa trị và thậm chí cả phương pháp phát hiện ra gali. Những dự đoán của ông cũng ấn tượng tương tự trong việc dự đoán sự phát hiện ra scandium, germanium và các nguyên tố khác; tuy nhiên, những dự đoán của ông không hoàn toàn chính xác. Trong ít nhất ba trường hợp, khoảng trống trong bảng của anh ấy không dẫn đến việc phát hiện ra một phần tử mới.
