Cheminiai elementai skirstomi į tris pagrindines grupes: metalus, nemetalus ir pusmetalius. Iš 118 žinomų elementų, didžioji dalis (apie 79%) yra metalai. Nemetalai sudaro apie 15%, o pusmetaliai – apie 6%. Kartais elementų priskyrimas konkrečiai grupei gali skirtis, pavyzdžiui, boras, silicis, arsenas ir telūras kartais priskiriami nemetalams, o germanis ir stibis – metalams. Periodinėje elementų lentelėje metalai užima didžiąją dalį, nemetalai daugiausia išsidėstę dešinėje pusėje, o pusmetaliai – tarp metalų ir nemetalų.

Kai kurie cheminiai elementai, tokie kaip varis ir anglis, žmonijai žinomi jau tūkstančius metų. Archeologiniai radiniai rodo, kad varis buvo naudojamas jau prieš 10 000 metų įvairiems įrankiams, pavyzdžiui, kirviams, gaminti. Anglis taip pat buvo naudojama nuo seniausių laikų – kurui, maisto ruošimui ir net piešimui ant uolų ir urvų sienų.

Metalai ir nemetalai pasižymi skirtingomis fizikinėmis savybėmis. Metalai dažniausiai yra kietosios medžiagos (išskyrus gyvsidabrį), turinčios metalams būdingą blizgesį, dažniausiai pilkos, bet gali būti ir kitų spalvų (pvz. cezis ir auksas - geltoni, varis- raudonai rudas). Jie yra kalūs, plastiški, tąsūs, gerai praleidžia šilumą ir elektros srovę, o jų lydymosi temperatūra dažniausiai yra aukšta. Nemetalai, priešingai, gali būti kietosios, skystosios arba dujinės medžiagos, neturi metalams būdingo blizgesio (išskyrus specifinius atvejus), pasižymi įvairiomis spalvomis (pvz., siera – geltona, chloras – gelsvai žalios dujos), yra trapūs, blogai praleidžia šilumą ir elektros srovę (išskyrus grafitą), o jų lydymosi temperatūra gali būti labai įvairi. Pavyzdžiui volframo lydymosi temperatūra yra 3422,0 °C, gyvsidabrio -38,8 °C, o deguonies -218,8 °C. Galis lydosi 29,8 °C temperatūroje.

Pusmetaliai – tai elementai, turintys ir metalams, ir nemetalams būdingų savybių. Pagrindiniai pusmetaliai yra boras (B), silicis (Si), germanis (Ge), arsenas (As), stibis (Sb), telūras (Te), Astatas (At) ir Polonis (Po). Iš išvaizdos jie dažnai panašūs į metalus (pvz., silicis yra kietas, pilkas, blizgus), tačiau jų elektros laidumas yra mažesnis nei metalų ir didėja kylant temperatūrai (jie yra puslaidininkiai). Pusmetaliai yra trapūs, o jų lydymosi temperatūra gali būti labai aukšta (pvz., boro lydymosi temperatūra 2074 °C). Stibis yra blizgus, kietas, trapus, blogai praleidžia elektrą ir šilumą; jo fizikinės savybės panašios į metalų, o cheminės – į nemetalų. Polonis ir Astatas yra radioaktyvieji elementai. Silicis plačiai naudojamas mikroschemų gamyboje.