Великий русский химик, открывший периодический закон химических элементов, разносторонний ученый, педагог и общественный деятель. По окончании гимназического курса поступил в Главный педагогический институт, курс которого окончил в 1855 г. с золотой медалью. В 1856 г. Менделеев защитил в Петербургском университете магистерскую диссертацию; с 1857 г. в качестве доцента читал там же курс органической химии. В 1859-1861 гг. был в научной командировке в Гейдельберге, где подружился со многими находившимися там учеными, в том числе с А.П. Бородиным и И.М. Сеченовым. Работал в своей небольшой домашней лаборатории, а также в лаборатории Р. Бунзена в Гейдельбергском университете. В 1861 г. опубликовал учебник «Органическая химия», удостоенный Петербургской АН Демидовской премии. В 1864-1866 гг. профессор Петербургского технологического института. В 1865 г. защитил докторскую диссертацию «О соединении спирта с водой» и тогда же был утвержден профессором Петербургского университета. В 1876 г. избран членом-корреспондентом Петербургской АН. В 1890-1895 гг. состоял консультантом Научно-технической лаборатории Морского министерства. В 1890 г. изобрел новый вид бездымного пороха («пироколлодий») и в 1892 г. организовал его производство. В 1892 г. был назначен ученым хранителем Депо образцовых гирь и весов при Министерстве финансов. В дальнейшем Депо было преобразовано по его инициативе в Главную палату мер и весов (ныне Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева). Ее управляющим (директором) Менделеев оставался до конца жизни.

Научную деятельность Менделеева отличает многогранность и масштабность. Среди его печатных трудов (более 500) – фундаментальные работы по химии, химической технологии, физике, метрологии, воздухоплаванию, метеорологии, сельскому хозяйству, по вопросам экономики, народного просвещения и многим другим. «Сам удивляюсь, чего только я не делывал на своей научной жизни. И сделано, думаю, недурно», – писал в 1899 г. Менделеев (Соч., т. 25, 1952, с. 714). В 1860 г. Менделеев и шесть русских химиков (среди них Н.Н. Зинин, А.П. Бородин) участвовали в Международном конгрессе химиков в Карлсруэ. По докладу С. Канниццаро съезд строго разграничил понятия атом, молекула, эквивалент, которые до того времени не различались, что приводило к путанице. Менделеев последовательно проводил новые воззрения в лекциях и печатных работах («Органическая химия», 1861; «Основы химии», ч. 1-2, 1869-1871). Приступив к чтению курса неорганической химии в Петербургском университете, Менделеев, не найдя ни одного пособия, которое мог бы рекомендовать студентам, начал писать свой классический труд «Основы химии». Основанием, на котором был построен предложенный Менделеевым курс химии, стал открытый им периодический закон. Открытие, обычно датируемое 17 февраля (1 марта) 1869 г., когда была составлена таблица, озаглавленная «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве», стало результатом многолетних поисков. Менделеев составил несколько вариантов периодической системы и на ее основе исправил атомные веса некоторых известных элементов, предсказал существование и свойства еще не известных элементов.

В докторской диссертации Менделеева «О соединении спирта с водой» обосновано идеальное соотношение объема и веса частей спирта и воды в водке. Известно, что при образовании водного раствора спирта последний «сжимает» смесь, причем степень сжатия зависит от концентрации спирта. Смесь литра спирта и литра воды будет иметь объем меньший, чем два литра. Менделеев установил соотношение весовых частей спирта и воды, при котором происходит наибольшее сжатие смеси и максимально возрастает ее удельный вес. Менделеевым была выведена формула, описывающая явление сжатия водно-спиртового раствора. Менделеев обосновал идеальное соотношение спирта и воды в водке, равное соотношению 40% об. к 60% об. именно при таком соотношении напиток получается наиболее однородным, меньше обжигает пищевод, а при его употреблении выделяется наибольшее количество тепла. Поскольку указанное идеальное соотношение спирта и воды в водке не может быть получено при смешивании воды и спирта объемами, Менделеев разработал таблицу весовых соотношений спирта и воды и соответствующих им объемных концентраций спирта в растворе. Исследования и измерения Менделеева были положены в основу алкогометрии в России и других странах, способствовали повышению качества водки. После введения в 1894 г. государственной водочной монополии вся водка, производимая в России, должна была иметь крепость именно в 40 градусов, причем в том же году продукт был запатентован. Комиссию по осуществлению водочной монополии возглавлял Д.И. Менделеев. Комиссия рекомендовала обеспечивать высокую химическую чистоту водки для снижения вредных последствий ее употребления, улучшать условия ее общественного употребления, пропагандировать культуру потребления в достойной человека обстановке, чтобы научить смотреть на водку как на элемент застолья, а не как на средство, вызывающее сильное опьянение, потерю чувствительности и забвение.