Ко времени рождения Менделеева Россия сильно отставала в промышленном развитии от таких индустриальных европейских стран, как Англия, Франция и Германия. Но в то же время в России было гораздо больше прогрессивной интеллигенции, отважных людей, готовых бороться за интересы народа. Их представления о борьбе против реакционных общественных отношений в России XIX в. нашли отражение в трудах А. И. Герцена, Н. А. Добролюбова, Н. Г. Чернышевского и других революционных демократов.
Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834 г. в Тобольске. Уже в юности он имел возможность ознакомиться с идеями революционных демократов, встретиться с некоторыми из них лично. Дом родителей Менделеева был духовным центром города. Прогрессивно настроенные представители местного общества и сосланные декабристы находили радушный прием в доме отца Менделеева - директора местной гимназии. Весьма вероятно, что уже в это время сформировались основные черты характера Д. И. Менделеева, которые вызывали впоследствии такое уважение к замечательному русскому ученому: независимость научного мышления, доверие лишь к результатам экспериментальных исследований, смелость в выводах даже тогда, когда они вступали в противоречие с общепризнанными представлениями.
Хотя Д. И. Менделеев рано научился читать и писать и обладал необычайными математическими способностями, поступление в Тобольскую гимназию оказалось для него нелегким делом. За все время обучения в гимназии, включая и выпускные экзамены, Менделеев показал очень посредственные успехи, особенно по латинскому языку.
Будучи уже известным ученым, Менделеев с большим неудовольствием вспоминал о годах, проведенных в стенах гимназии. Известно очень много критических замечаний Д. И. Менделеева по доводу среднего образования в России. Главную задачу школы Менделеев видел в развитии личности учащегося, формировании его отношений с окружающим миром и воспитании у каждого ребенка наблюдательности, внимания, умения логически мыслить, работоспособности. Гимназия же, где учился Менделеев, не соответствовала этим требованиям. Менделеев, чей характер сформировался довольно рано, не давал подавить себя палочной дисциплиной, царившей там, и нехотя учился в этом «образовательном заведении».
В пятнадцать лет Менделеев окончил гимназию, и его мать приложила немало усилий, чтобы юноша продолжил образование. Оставшись вдовой, она с 1828 г. сама управляла небольшим стекольным заводом близ Тобольска 38. Будущий ученый уже в юности близко ознакомился с производственными процессами. Это, по всей вероятности, было одной из причин его интереса к химической технологии. Хотя мать Менделеева очень любила Сибирь, она решила послать сына учиться за многие тысячи километров от дома, в Москву, где жил ее брат. Однако по формальным причинам Менделеев не смог поступить в Московский университет.