Іван Павлович Менделєєв батько Д. І. Менделєєва, закінчивши в 1804 році духовне училище, поступив на філологічне відділення в Санкт- Петербурзі Головного педагогічного інституту. Закінчивши його в числі кращих студентів в 1807 році, Іван Павлович був визначений «вчителем філософії, витончених мистецтв і політичної економії» до Тобольська.

Марія Дмитрівна Менделєєва, мати Д. І. Менделєєва походила із старовинного роду сибірських купців і промисловців. Ета розумна і енергійна жінка зіграла особливу роль в житті сім'ї. Із-за обмеженого матеріального положення Менделєєви переїхали в село Аремзянськоє, де знаходилася невелика скляна фабрика брата Марії Дмитрівни Василя Дмитровича Корнільева. М. Д. Менделєєва отримала право на управління фабрикою.

В 1861 році Д. І. Менделєєв повертається до Петербургського університету на кафедру органічної хімії, пише знаменитий підручник «Органическая химия», викладає у 2-му кадетському корпусі, Військово-інженерному училищі та в Військово-інженерній академії.

Хімічна лабораторія ПГУПСа з 1864 року носить имя великого російського вченого Д. І. Менделєєва.

У 1869 році Д. І. Менделєєв знайомить хіміків із статтею «Досвід системи елементів, заснованої на їх атомній вазі і хімічній схожості» і докладає цю роботу на засіданні тільки що створеного Російського хімічного суспільства. Після подальшого доопрацювання в 1871 році з'явилася його знаменита стаття «Періодичний закон для хімічних елементів»

Старший син Менделєєва - Володимир став флотським офіцером. Він з відмінністю закінчив Морський кадетський корпус, зробив плавання на фрегаті «Пам'ять Азова» уздовж далекосхідних берегів Тихого океану. У 1898 році Володимир вийшов у відставку і почав розробляти «Проект піднімання рівня Азовського моря запрудою Керченської протоки», але через декілька місяців після цього раптово помер.

Медаль Академії аеростатичної метеорології, якою Д. І. Менделєєв був нагороджений за свій політ на аеростаті «Російський» 7 серпня 1887 року

У роках Д. І. Менделєєв створив проект арктичного експедиційного криголама. Ученим розроблена високоширотна «промислова» морська дорога, що мала на увазі проходження судів поблизу Північного полюса.

У 1875 році Менделєєва розробив проект стратостата об'ємом близько 3600 м2 з герметичною гондолою. Перший такий політ в стратосферу здійснений був О. Пікаром лише в 1924 році. Д. І. Менделєєв також спроектував керований аеростат з двигунами. В 1878 году учёный, находясь во Франции, совершил подъём на привязном аэростате А. Жиффара (на фр. Henri Giffard).

У 1877 році комісія, розглянувши представлений проект, прийняла рішення фінансувати роботи Можайського. У 1882 році насилу літак був побудований, і навесні 1883 роки вперше в історії повітроплавання апарат важче за повітря відірвався від землі, але сталася аварія. Через 20 років літак братів Райт протримався в повітрі 3 секунди, і вважається, що саме вони відкрили нову еру повітроплавання.

Серед учнів Д. І. Менделєєва був І. М. Сеченов основоположник російської фізіологічної школи, вже в 1863 році що опублікував роботу «Рефлекси головного мозку», який писав: «Бути учнем такого вчителя, як Менделєєв, було, звичайно, і приємно, і корисно, але я аж надто багато скуштував від фізіології, щоб зрадити їй, і хіміком не зробився».

Хто працювали з Дмитром Івановичем, в один голос стверджували, що, не дивлячись на круту і важку вдачу, Менделєєва любили, бо він будував свої стосунки із співробітниками на основі їх ділових якостей і цінував таланти та працьовитість людей.

Дочка Менделєєва Любов Дмитрівна в 1903 році вийшла за Олександра Блока. Блок присвятив їй цикл віршів - «Вірші про Прекрасну Пані». Люба закінчила Вищі жіночі курси, грала в драматичних гуртках, в трупі В. Мейєрхольда і в театрі Коміссаржевськой.