
В 1849 году Дмитрий Менделеев окончил Тобольскую классическую гимназию, директором которой был поэт и писатель Пётр Павлович Ершов.

В 1856 году Менделеев защитил диссертацию на тему «Об удельных объёмах». Став приват-доцентом Петербургского университета, с 1857 года читал курс органической химии.
31 января 1865 года на заседании Совета физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета Менделеев защитил докторскую диссертацию «О соединении спирта с водой», в которой были заложены основы его учения о растворах.

В 1869 году Менделеев создал периодическую систему химических элементов, ставшую впоследствии основой атомно-молекулярного учения. Развивая в 1869–1871 годах идеи периодичности, учёный ввёл понятие о месте элемента в периодической системе как совокупности его свойств в сопоставлении со свойствами других элементов.
В 1871–1875 годах Менделеев занимался исследованием упругости и расширения газов. В 1875 году он разработал проект стратостата, а в 1887 году совершил подъём на воздушном шаре для наблюдения солнечного затмения и изучения верхних слоёв атмосферы.
В 1876 году он был избран членом-корреспондентом Петербургской Академии наук, но из-за тяжёлого характера членом Академии так и не стал.
В 1890 году Менделеев, будучи профессором Петербургского университета, ушёл в отставку в знак протеста против притеснения студенчества.
С 1891 году Дмитрий Иванович принимал участие в составлении энциклопедического словаря Ф. А Брокгауза и И. А Ефрона и как редактор химико-технического и фабрично-заводского отделов, и как автор статей.
Менделееву принадлежит ряд важнейших работ в области метрологии. Под его руководством в 1893–1898 годах были обновлены эталоны фунта и аршина, произведено сравнение русских мер с английскими и метрическими. По настоянию Менделеева с 1899 года в России была факультативно допущена метрическая система мер.
Учёный опубликовал свыше 500 печатных трудов, среди которых фундаментальные работы по общей, органической и физической химии, химической технологии, физике, метрологии, воздухоплаванию, метеорологии, сельскому хозяйству, экономике, народному просвещению и многим другим.

Д. И. Менделеев получил мировое признание ещё при жизни. Научный авторитет Дмитрия Ивановича Менделеева был огромен. Список его титулов и званий включает более 100 наименований. Был удостоен звания почётного доктора университетов Эдинбурга, Гёттингена, Оксфорда, Кембриджа, Принстона, Глазго и Йеля.
Именем учёного названы химический элемент, кратер на Луне, астероид и большое количество географических объектов во всём мире.
В память о нём установлены памятники в Москве, Петербурге, Тобольске и прочих городах. Его именем названы населённые пункты и учебные заведения. С 1941 года проводятся ежегодные Всероссийские Менделеевские чтения – ежегодные доклады ведущих учёных по темам, затрагивающим все области химии и смежных с нею наук: физики, биологии и биохимии.