كانت أكثر الإنجازات المدهشة لمندليف، أنه لم يترك فقط فجوات في الجدول الدوري للعناصر الخاصة به، والتي لم يتم اكتشافها بعد، ولكن ما هو أهم من هذا توقع خصائص مجموعة من تلك العناصر ومركباتها، ثم تم اكتشاف ثلاثة من هذه العناصر في خلال 15 عامًا، في حين كان مندليف لازال على قيد الحياة.
رتب مندليف العناصر لزيادة الكتلة الذرية النسبية، وحينما فعل هذا، لاحظ أن الخصائص الكيميائية للعناصر ومركباتها أدت إلى إظهار اتجاهاً دورياً، ثم عمل على ترتيب العناصر من خلال وضع العناصر التي لها خصائص متشابهة أسفل بعضها البعض في مجموعات، ومن أجل جعل أعمال التصنيف الخاصة به، بدأ منديليف ببعض التغييرات على ترتيبه، إذ ترك فجوات لعناصر لم تُكتشف بعد، وقام بتبديل ترتيب بعض العناصر الأخرى حتى يحفاظ على اتساق المجموعات.
لقد ترك ديميتري بعض الفراغات في جدوله لوضع العناصر التي لم تتم التعرف عليها بعد، وذلك عن طريق دراسة الخصائص الكيميائية والفيزيائية للعناصر المجاورة لتلك الفراغات، وبالتالي تمكن من التنبؤ بالخصائص لتلك العناصر غير المكتشفة. وعلى سبيل المثال، تنبأ مندليف بوجود (إيكا-سيليكون)، والتي تناسب الفراغ الموجود بجانب السيليكون، ثم تم اكتشاف الجرمانيوم لاحقا، وتم العثور على خصائصه لتكون مشابهة لتلك التي توقعها. وقد أكد تطور الجدول الدوري الحديث لمندليف هذا الأمر، والذي يشمل وضع اليود قبل التيلوريوم بالرغم من أن اليود يمتلك كتلة ذرية أقل