Dmitri I. Mendeleev nasceu na cidade de Tobolsk na Sibéria. Era o filho caçula de uma família de 17 irmãos. Seu pai, Ivan Pavlovich Mendeleev era diretor da escola de seu povoado, perdeu a visão no mesmo ano de seu nascimento. Como consequência perdeu seu trabalho.
Já que seu pai recebia uma pensão insuficiente sua mãe, Maria Dmitrievna Mendeleeva, passou a dirigir uma fábrica de cristais fundada por seu avô, Pavel Maximovich Sokolov. Na escola, desde cedo destacou-se em Ciências (nem tanto em ortografia). Um cunhado, exilado por motivos políticos e um químico da fábrica inspiraram sua paixão pela ciência. Depois da morte de seu pai um incêndio destruiu a fábrica de cristais. Sua mãe decidiu não reconstruir a fábrica mas sim investir suas economias na educação do filho.
Nessa época todos os seus irmãos, exceto uma irmã, já viviam independentemente. Sua mãe então mudou-se com ambos para Moscovo a fim de que ele ingressasse na universidade de Moscovo o que não conseguiu. Talvez devido ao clima político vivido pela Rússia naquele momento a universidade só admitia moscovitas.
O comportamento explosivo de Mendeleev tornou-se sua ruína. Com pouquíssimo tempo de convivência, brigou com Kirchoff e desistiu das aulas, porém, continuou na Alemanha onde residia em um pequeno apartamento que transformou em laboratório. Neste laboratório improvisado, trabalhando sozinho, limitou-se a estudar a dissolução do álcool em água e fez importantes descobertas sobre estruturas atômicas, valência e propriedades dos gases.