El sistema periódico está estructurado en ventiún capítulos, cada uno de ellos dedicado a un elemento químico convertido en metáfora del hombre y de las relaciones humanas. Si la nostalgia irónica permea en el capítulo que se ocupa del «Argón» (en que Levi traza la historia de sus antepasados) o la poesía aflora en su reflexión sobre el «Hierro» y su amistad con Sandro (más tarde hecho prisionero por los fascistas y asesinado por un niño-carnicero), la imaginación pura domina el relato que le sugiere el «Mercurio», a la vez que un dramatismo atenuado por la lucidez preside el capítulo correspondiente al «Vanadio», narración del reencuentro del escritor acabada la guerra y por razones profesionales con uno de sus carceleros de Auschwitz. Primo Levi, químico de profesión, nos describe el mundo a través de la tabla periódica con una lucidez y una maestría literaria prodigiosas.
