Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834(18340208) года в селе Верхние Аремзяны неподалёку от Тобольска в семье Ивана Павловича Менделеева, в то время занимавшего должность директора Тобольской гимназии и училищ Тобольского округа. Дмитрий был в семье последним, семнадцатым ребёнком, из которых восемь умерли ещё в младенчестве (троим из них родители даже не успели дать имён).
В одном из вариантов посвящения матери первого своего крупного труда «Исследования водных растворов по удельному весу» Дмитрий Иванович скажет : « ...Вашего последыша семнадцатого из рождённых Вами Вы подняли на ноги, вскормили своим трудом после смерти батюшки, ведя заводское дело, Вы научили любить природу с её правдою, науку с её истиной..., родину со всеми её нераздельнейшими богатствами, дарами..., больше всего труд со всеми его горестями и радостями..., Вы заставили научиться труду и видеть в нём одном всему опору, Вы вывезли с этими внушениями и доверчиво отдали в науку, сознательно чувствуя, что это будет последнее Ваше дело. Вы, умирая, внушали любовь, труд и настойчивость. Приняв от Вас... так много, хоть малым, быть может последним, Вашу память почитаю.  »
Дед его по отцовской линии, Павел Максимович Соколов, был священником села Тихомандрицы Вышневолоцкого уезда Тверской губернии, и только один из четырёх его сыновей, Тимофей, сохранил фамилию отца, но как принято было в то время в среде духовенства по окончании семинарии трём сыновьям П. М. Соколова были даны разные фамилии: Александру — Тихомандрицкий (по названию села), Василию — Покровский (по приходу, в котором служил Павел Максимович), а Иван, отец Дмитрия Ивановича, в виде прозвания получил фамилию соседних помещиков Менделеевых (сам Дмитрий Иванович так толковал её происхождение: «...дана отцу, когда он что-то выменял, как соседний помещик Менделеев менял лошадей»).
Иван Павлович Менделеев — отец Д. И. Менделеева. Неизвестный художник 1-й половины XIX века. Масло
Окончив в 1804 году духовное училище, отец Дмитрия Ивановича Иван Павлович Менделеев поступил на филологическое отделение незадолго перед тем открывшегося в Санкт-Петербурге Главного педагогического института. Окончив его в числе лучших студентов в 1807 году, Иван Павлович был определён «учителем философии, изящных искусств и политической экономии» в Тобольск, где в 1809 году женился на Марии Дмитриевне Корнильевой. В декабре 1818 года он был назначен директором училищ Тамбовской губернии. С лета 1823-го по ноябрь 1827-го года семья Менделеевых жила в Саратове, а в дальнейшем — возвратилась в Тобольск, где Иван Павлович получил место директора Тобольской классической гимназии. Его незаурядные свойства ума, высокая культура и творческое начало определяли педагогические принципы, которыми он руководствовался в преподавании своих предметов. В год рождения Дмитрия Иван Павлович ослеп, что вынудило его выйти на пенсию. Для удаления катаракты он в сопровождении дочери Екатерины отправился в Москву, где в результате удачной операции доктора Брассе ему было возвращено зрение. Но вернуться к прежней работе он уже не мог, и семья жила на его небольшую пенсию.
Мария Дмитриевна Менделеева (урождённая Корнильева), мать Д. И. Менделеева
Мать Д. И. Менделеева происходила из старинного рода сибирских купцов и промышленников.  Эта умная и энергичная женщина сыграла особую роль в жизни семьи. Не имея никакого образования, она прошла самостоятельно курс гимназии со своими братьями. Вследствие сложившегося из-за болезни Ивана Павловича стеснённого материального положения Менделеевы переехали в село Аремзянское, где находилась небольшая стекольная фабрика брата Марии Дмитриевны Василия Дмитриевича Корнильева, жившего в Москве. М. Д. Менделеева получила право на управление фабрикой, после кончины И. П. Менделеева в 1847 году большая семья жила на средства, получаемые от неё. Дмитрий Иванович вспоминал: «Там, на стекольном заводе, управляемом моей матушкой, получились первые мои впечатления от природы, от людей, от промышленных дел». Заметив особые способности младшего сына, она сумела найти в себе силы навсегда покинуть родную Сибирь, выехав из Тобольска, чтобы дать Дмитрию возможность получить высшее образование. В год окончания им гимназии Мария Дмитриевна ликвидировав все дела в Сибири, с Дмитрием и младшей дочерью Елизаветой выехала в Москву, чтобы определить юношу в университет.
Детство Д. И. Менделеева совпало со временем пребывания в Сибири ссыльных декабристов. А. М. Муравьёв, П. Н. Свистунов, М. А. Фонвизин жили в Тобольской губернии. Сестра Дмитрия Ивановича, Ольга, стала женой бывшего члена Южного общества Николая Владимировича Басаргина, и они долгое время жили в Ялуторовске рядом с И. И. Пущиным, вместе с которым они оказывали семье Менделеевых помощь, ставшую насущной после смерти Ивана Павловича.
Также большое влияние на мировоззрение будущего учёного оказал его дядюшка В. Д. Корнильев у него неоднократно и подолгу во время своего пребывания в Москве жили Менделеевы . Василий Дмитриевич был управляющим у князей Трубецких, и его дом на Покровке был часто посещаем многими представителями культурной среды, в числе которых на литературных вечерах или вовсе без всякого повода, запросто бывали литераторы: Ф. Н. Глинка, С. П. Шевырёв, И. И. Дмитриев, М. П. Погодин, Е. А. Баратынский, Н. В. Гоголь, гостем случался и Сергей Львович Пушкин, отец поэта; художники П. А. Федотов, Н. А. Рамазанов; учёные: Н. Ф. Павлов, И. М. Снегирёв, П. Н. Кудрявцев. Сохранились сведения, говорящие о том, что Д. И. Менделеев однажды видел в доме Корнильевых Н. В. Гоголя.
При всём том, Дмитрий Иванович оставался таким же мальчишкой, как и большинство его сверстников. Сын Дмитрия Ивановича Иван Менделеев вспоминает, что однажды, когда отец был нездоров, он сказал ему: «Ломит всё тело так, как после нашей школьной драки на Тобольском мосту».
Следует отметить, что среди учителей гимназии выделялся преподававший русскую литературу и словесность сибиряк, известный впоследствии русский поэт Пётр Павлович Ершов, с 1844 года — инспектор Тобольской гимназии, как некогда и его учитель Иван Павлович Менделеев. Позже автору «Конька-горбунка» и Дмитрию Ивановичу суждено было стать в некоторой степени родственниками.
Семья и дети Д. И. Менделеева
Дмитрий Иванович был женат дважды. В 1862 г. сочетался браком с Феозвой Никитичной Лещевой, уроженкой Тобольска (Падчерица знаменитого автора «Конька-Горбунка» Петра Павловича Ершова) супруга (Физа, нареченное имя) была старше его на 6 лет. В этом браке родились три ребёнка: дочь Мария (1863 г.) — она умерла в младенчестве, сын Володя (1865—1898) и дочь Ольга (1868—1950). В конце 1870 гг. Дмитрий Менделеев страстно влюбился в Анну Ивановну Попову, дочь донского казака из Урюпинска. Во втором браке у Д. И. Менделеева родилось четверо детей: Любовь, Иван и близнецы Мария и Василий.
 Д. И. Менделеев был тестем русского поэта Александра Блока, женатого на его дочери Любови.
  Хроника творческой жизни учёного
    * 1847 — поступил в тобольскую гимназию.
    * 1855 — окончил физико-математический факультет Педагогического института в Санкт-Петербурге.
    * 1855 — старший учитель естественных наук Симферопольской мужской гимназии. По просьбе петербурского врача Н. Ф. Здекауэра в середине сентября Дмитрия Менделеева осмотрел Н. И. Пирогов, констатировавший удовлетворительное состояние пациента: «Вы нас обоих переживёте».
    * 1855—1856 — старший учитель гимназии при Ришельевском лицее в Одессе.
    * 1856 — блестяще защитил диссертацию «на право чтения лекций» — «Строение кремнезёмных соединений» (оппоненты А. А. Воскресенский и М. В. Скобликов), с успехом прочёл вступительную лекцию «Строение силикатных соединений»; — в конце января отдельным изданием в Петербурге вышла в свет кандидатская диссертация Д. И. Менделеева «Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу»; — 10 октября присвоена учёная степень магистра химии.
    * 1857 — 9 января утверждён в звании приват-доцента Петербургского университета по кафедре химии.
    * 1857—1890 — преподавал в Петербургском университете (с 1865 года — профессор), — во 2-м кадетском корпусе читает лекции по химии; одновременно в 1863—1872 годах — профессор Петербургского технологического института.
    * 1859—1861 — находился в научной командировке в Гейдельберге.
  Гейдельбергский период
Получив в январе 1859 года разрешение на командировку в Европу «для усовершенствования в науках», Д. И. Менделеев только в апреле, по завершении курса лекций в университете и занятий во 2-м кадетском корпусе и Михайловской артиллерийской академии, смог выехать из Санкт-Петербурга .
Он имел ясный план исследований — теоретическое рассмотрение тесной взаимосвязи химических и физических свойств веществ на основе изучения сил сцепления частиц, чему должны были служить данные, полученные экспериментально в процессе измерений при различных температурах поверхностного натяжения жидкостей — капиллярности .
Катетометр и компаратор, сделанные известным французским механиком Саллероном для Д. Менделеева
Через месяц, после ознакомления с возможностями нескольких научных центров — отдано предпочтение Хайдельбергскому университету, где работают незаурядные естествоиспытатели: Р. Бунзен, Г. Кирхгоф, Г. Гельмгольц, Э. Эрленмейер и др. Есть сведения, которые говорят о том, что впоследствии Д. И. Менделеев имел в Хайдельберге встречу с Дж. У. Гиббсом. Оборудование лаборатории Р. Бунзена не позволяло проводить такие «деликатные опыты, как капиллярные», и Д. И. Менделеев формирует самостоятельную исследовательскую базу: провёл в арендуемую квартиру газ, приспособил отдельное помещение для синтеза и очистки веществ, другое — для наблюдений. В Бонне «знаменитый стеклянных дел маэстро» Г. Гесслер даёт ему уроки, сделав около 20-ти термометров и «неподражаемо хорошие приборы для определения удельного веса». У известных парижских механиков Перро и Саллерона он заказывает специальные катетометры и микроскопы.
В настоящее время «молекулярная механика», основные положения которой пытался сформулировать Д. И. Менделеев, имеет лишь историческое значение, между тем, эти исследования учёного позволяют наблюдать актуальность его взглядов, соответствовавших передовым представлениям эпохи, и обретшим общее распространение только после Международного химического конгресса в Карлсруэ (1860).
    * 1860 — 3—5 сентября принимает участие в первом Международном химическом конгрессе в Карлсруэ.
  * 1865 — 31 января на заседании Совета физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета защитил докторскую диссертацию «О соединении спирта с водой», в которой были заложены основы его учения о растворах.
    * 1876— избран членом-корреспондентом Императорской Санкт-Петербургской Академия Наук, в 1880 году выдвигался в академики, но был забаллотирован, что вызвало резкий общественный протест.
  Принимал участие в разработке технологий запущенного в 1879 году первого в России завода по производству машинных масел в поселке Константиновский в Ярославской губернии, который ныне носит его имя.
    * 1890 — покинул Петербургский университет из-за конфликта с министром просвещения, который во время студенческих волнений отказался принять от Менделеева петицию студентов.
    * 1892 — Дмитрий Иванович Менделеев — учёный-хранитель Депо образцовых гирь и весов, которое в 1893 году по его инициативе было преобразовано в Главную палату мер и весов (ныне ВНИИ метрологии им. Д. И. Менделеева).
    * 1893 год — работал на химическом заводе П. К. Ушакова (впоследствии — имени Л. Я. Карпова; п. Бондюжский, ныне г. Менделеевск) использовав производственную базу завода для получения бездымного пороха (пироколлодия). Впоследствии он отмечал, что посетив «немало западноевропейских химических заводов, с гордостью увидел, что может созданное русским деятелем не только не уступать, но и во многом превосходить иноземное».
    * 1899 — возглавляет Уральскую экспедицию, подразумеваюшую стимуляцию промышленно-экономического развития края.
    * 1900 — участвует в работе Всемирной выставки в Париже; им написана первая на русском языке — большая статья о синтетических волокнах «Вискоза на Парижской выставке», где отмечена важность для России развития их промышленности.
    * 1903 год — первый председатель Государственной экзаменационной комиссии Киевского политехнического института, в создании которого учёный принимал активное участие.
    * 1905 — вступил в Союз Русского Народа.
Член многих академий наук и научных обществ. Один из основателей Русского физико-химического общества (1868 год — химического, и 1872 — физического) и третий его президент, с (1932 года) преобразовано во Всесоюзное химическое общество, которое тогда же было названо его именем, ныне — Российское химическое общество имени Д. И. Менделеева.
Умер Д. И. Менделеев 20 января (2 февраля) 1907 года в Санкт-Петербурге. Похоронен на «Литераторских мостках» Волковского кладбища.
Оставил более 1500 трудов , среди которых классические «Основы химии» (ч. 1—2, 1869—1871, 13 изд., 1947) — первое стройное изложение неорганической химии.
Именем Менделеева назван 101-й химический элемент — менделевий.