Родился Дмитрий в Тобольске, семнадцатым ребенком в семье. В тот же год отец его ослеп и вышел на пенсию. Пришлось Марии Дмитриевне заботиться не столько о воспитании детей, сколько о том, чтобы прокормить их. Переехали в деревню Аремзянку, в 30 верстах от Тобольска, где был небольшой стекольный завод, принадлежавший ее брату, который жил в Москве и передал ей управление предприятием. Мария Дмитриевна занималась производством и организовала подсобное хозяйство.
«Там, на стеклянном заводе, управляемом моей матушкою, – писал Дмитрий Иванович, – получились мои первые впечатления от природы, от людей и от промышленных дел». В гимназию он поступил рано. Поначалу учился старательно, однако вскоре определились у него предметы нелюбимые. Особенно досаждала латынь, по которой он нередко получал единицы. В начальных классах его не оставляли постоянно на второй год или не исключали за неуспеваемость из уважения к отцу. Затем он заинтересовался физикой, математикой, географией, астрономией, историей. Стал успевающим учеником. В выпускном аттестате у него были только две удовлетворительные оценки: по Закону Божьему и по русской словесности. Первый предмет он не любил из-за необходимости заучивать догмы без размышлений, как зазубривают унылую латынь. А хорошей отметки по русской словесности он не мог получить, потому что плохо знал церковнославянский язык.
И в поздние годы литературное мастерство Менделеева не отличалось изяществом. А ведь в гимназии преподавателем русской словесности был замечательный писатель Петр Павлович Ершов – автор «Конька-Горбунка», умевший раскрыть перед учениками красоту, свежесть и мудрость русского языка. Впрочем, стиль Менделеева хотя и тяжеловесен, однако насыщен мыслями и образами. Просто, он часто в одном предложении старается сказать как можно больше, выразив не только главную мысль, но и ее ответвления, а то и отступления.
Свой первый крупный научный труд, по теории водных растворов, он предварил так: «Это исследование посвящается памяти моей матери ее последышем. Она могла его взрастить только своим трудом, ведя заводское дело, воспитывая примером, исправляя любовью и, чтобы отдать науке, вывезла из Сибири, тратя последние силы и средства. Умирая, завещала: избегать латинского самообольщения, настаивать в труде, а не в словах и терпеливо искать божескую или научную правду, ибо понимала… сколь многое еще должно узнать и как при помощи науки, без насилия, любовью, но твердо устраняются предрассудки и ошибки, а достигаются: охрана добытой истины, свобода дальнейшего развития, общее благо и внутреннее благополучие. Заветы матери считает священными Д. Менделеев».
Он окончил гимназию рано, в 15 лет. Перед этим пришлось пережить серьезные несчастья: умер отец, затем сестра, а в довершение бед целиком сгорел стекольный завод вместе со складом готовой продукции. Мария Дмитриевна, любя своего «младшенького», веря в его ум и трудолюбие, рискнула: ликвидировала все дела в Аремзянке, отправилась с Дмитрием и дочерью Лизой в Москву, к брату. Однако выпускникам Тобольской гимназии разрешалось поступать только в Казанский университет. Мария Дмитриевна привезла его в Петербург для поступления в Медико-хирургическую академию. Но уже после первого пробного посещение анатомического театра он понял, что учиться на трупах не сможет. Пришлось поступать в Главный педагогический институт.
И снова начались несчастья. Осенью 1850 года скончалась мать, а вскоре и ее брат Василий Дмитриевич, материально помогавший Дмитрию. Приходилось едва сводить концы с концами. А тут умерла двадцатипятилетняя сестра Лиза от туберкулеза; ту же болезнь определил доктор и у него. Но Менделеев не пал духом, продолжал учиться, много читал, увлекся химическими исследованиями и даже сумел окончить институт с золотой медалью. В студенческие годы он написал две научные работы учебные: «Человек как тело природы» и «О грызунах Петербургской губернии». Первая была связана с философией и общими проблемами естествознания, вторая – с биологической систематизацией, которая к этому времени достигла немалых успехов.
В чем же заключается главное достижение Дмитрия Ивановича Менделеева, поставившее его в первый ряд научных гениев? Ведь согласно опросам зарубежных авторитетных специалистов он был признан самым замечательным, крупнейшим ученым XIX века. А русские гении не в чести за рубежом, и вряд ли там хорошо знают его прекрасные работы по демографии, экономической географии и развитию производительных сил России; к тому же научных гениев в XIX веке было необычайно много, но именно его английский ученый и философ Дж.Д. Бернал назвал «Коперником атомистической системы».