Менделеев 17-н ах эгч нарынхаа отгон нь байв. 13 настай байхад нь эцэг нь нас барж, эх нь үйлдвэрийн галд амь үрэгдсний дараа Менделеев, Тоболскын гимназид суралцжээ.

1849 онд Менделеевын ядуу гэр бүл Санкт Петербург руу нүүж, Педагогийн Институт-д 1850 онд элссэн байна. Сургуулиа төгссөний дараа сүрье өвчинтэй болох нь оношлогдон, тодорхой болсны улмаас, Сөнөсөн тэнгисийн хойд эрэг дээр байрлах Кримийн (Crimean) хойг руу 1855 онд нүүжээ. Тэнд байхдаа Симферполын нэгдүгээр гимназийн шинжлэх ухааны ахлах мастер зэрэгтэй болж 1857 онд Санкт Петебругт бүрэн эдгэрч буцаж ирсэн байна.

1862 онд Менделеев Фоезва Никитична Лещеватай гэрлэжээ. 1876 онд Менделеев Анна Ивановна Попова-д дурлаж түүнд гэрлэх санал тавьсан ба, эс зөвшөөрвөл амиа хорлоно хэмээн сүрдүүлж байв. Поповатай гэрлээд нэг сар өнгөрсний дараа л Менделеевь Лещевагаас албан ёсоор салсан ажээ. Түүний нийгэм дэхь сөрөг сэтгэгдэл үлдээсэн явдал нь, Менделеевийн олон улс дахь нэр хүндээс үл харгалзан, Менделеевийг Бүх Оросын Шинжлэх Ухааны Академид элсэх боломжийг хааж байв. Түүний хоёр дахь гэрлэлтээс гарсан охин болох Льюбов нь оросын алдарт яруу найрагч Александер Блоктой гэрлэсэн байна. Түүний нэг дэхь гэрлэлт буюу, Фоезвагийн хүүхдүүд нь Ольга, Владимир хоёр бол Аннагаас, Иван болон хоёр ихэр хүүхэдтэй болжээ.

Менделеев 1907 онд, Оросны Санкт Петербург хотод хатгалгааны улмаас нас баржээ. Түүний нэрээр саран дээрх солирын тогоог Менделеевийн тогоо гэж нэрлсэн ба үүнээс гадна үелэх системийн 101 дэхь, цацраг идэвхт элементийг Менделевиум хэмээн нэрлэсэн байна.