ولد ديمتري إيفانوفيتش مينديليف في 8 فبراير 1834، في قرية فيركني أرمزاني، بالقرب من توبولسك في سيبيريا. كان ديميتري الأصغر بين 14 أخًا على قيد الحياة.
في سنة ولادته، أصيب إيفان بافلوفيتش مينديليف والد مندلييف بالعمى وفقد منصبه التدريسي في صالة للألعاب الرياضية المحلية (المدرسة).
توفي والد منديليف في أكتوبر 1847،عن عمر يناهز 13 عامًا.
في ديسمبر 1848، احترق مصنع والدة منديليف، مما أثر بشدة على الوضع المالي للأسرة. خلال ذلك الوقت، كان منديليف متواجد صالة الألعاب الرياضية في توبولسك.
في عام 1849، نقلته والدة منديليف عبر روسيا من سيبيريا إلى موسكو بهدف التحاق مندلييف في جامعة موسكو. الجامعة في موسكو لم تقبله.
بعد الرفض ، واصلت الأم والابن الذهاب إلى سانت بطرسبرغ ،مدرسة والده "ألما ماتر" انتقلت عائلة مندليف الفقيرة إلى سانت بطرسبرغ حيث التحق بالمعهد التربوي الرئيسي في عام 1850.
بعد فترة وجيزة من التحاق مندليف بالمعهد التربوي الرئيسي، عانت والدة منديليف من مرض السل، لسوء الحظ، توفيت في سبتمبر 1850.
في عام 1855، تخرج مندليف من المعهد التربوي الرئيسي.
بعد الشفاء من مرض السل، عاد منديليف إلى سانت بطرسبرغ لمواصلة تعليمه حيث حصل على درجة الماجستير في عام 1856 وبدأ في إجراء أبحاثه في الكيمياء العضوية.
ذهب منديليف للدراسة في الخارج في جامعة هايدلبرغ لمدة عامين بتمويل من زمالة حكومية، وخلال ذلك الوقت أنشأ مختبره في شقته بدلاً من العمل مع الكيميائيين البارزين في الجامعة، بما في ذلك روبرت بنسن وإميل إرلنماير، وأوغست كيكولي.
في سبتمبر 1860، حضر منديليف مؤتمر الكيمياء الدولي الذي عقد لمناقشة القضايا الحرجة مثل الأوزان الذرية والرموز الكيميائية والصيغ الكيميائية، حيث التقى بالعديد من الكيميائيين البارزين في أوروبا. في السنوات اللاحقة، تذكر مينديليف هذا المؤتمر بشكل خاص بسبب ورقة بحثية مهمة تم توزيعها على الكيميائي الإيطالي ستانيسلاو كانيزارو والتي أوضحت فكرة الأوزان الذرية.
عمل مندليف على الخاصية الشعرية للسوائل وطريقة عمل جهاز المطياف في هايدلبرغ، بين عامي 1859و1861.
في وقت لاحق من عام 1861، نشر منديليف كتابًا دراسيًا اسمه الكيمياء العضوية، وفاز بجائزة ديميدوف من أكاديمية بطرسبورغ للعلوم.
عاد منديليف إلى سانت بطرسبرغ، بحلول نهاية عام 1861.
في 4 أبريل 1862، خطب منديليف فيوزفا نيكيتشنا ليشيفا في سانت بطرسبرغ، روسيا.
تزوج مينديليف وفوزفا نيكيتيشنا ليشيفا في 27 أبريل 1862 في كنيسة معهد نيكولاييف الهندسي في سانت بطرسبرغ. قاموا معًا بتربية طفلين، ابن اسمه فولوديا وابنة أولغا، أطلق عليها اسم أخته المحبوبة.
في عام 1863، كان هناك 56 عنصرًا معروفًا مع اكتشاف عنصر جديد بمعدل واحد تقريبًا كل عام ، وكان هناك ما يقرب من 63 عنصرًا معروفًا بحلول نهاية ستينيات القرن التاسع عشر. وأثناء عمل مندليف على تنظيم العناصر الموجودة وفقًا لوزنها الذري، اقترح إمكانية وجود عناصر جديدة مثل الجرمانيوم والغاليوم والسكانديوم. في ذلك الوقت تم انتقاد هذا بشدة.
أصبح منديليف أستاذًا في معهد سانت بطرسبرغ التكنولوجي وجامعة ولاية سانت بطرسبرغ عام 1864.
في عام 1865، حصل على درجة الدكتوراه في العلوم عن أطروحته "في توليفات الماء والكحول".
في بداية مسيرته التدريسية كأستاذ، لم يتمكن من العثور على كتاب مدرسي يوفي احتياجاته في دوراته الدراسية. لذلك، كتب الكتب في مبادئ الكيمياء (مجلدين، 1868-1870). هذه الكتب لها إصدارات وترجمات عديدة. كما ساعدت الكتب مندليف في اكتشافاته اللاحقة.
خلال أبحاثه، اكتشف منديليف علاقة تبعية بين العدد الذري للعنصر وخصائصه الفيزيائية والكيميائية. لذلك، في مارس 1869، طرح مندليف القانون الدوري، والذي يسمى أيضًا قانون منديليف. وذكر أن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للعناصر تتكرر بشكل دوري عندما يتم ترتيبها في ترتيب أوزانها الذرية.
في عام 1869، قام منديليف بأهم اكتشاف له. أثناء محاولته تصنيف العناصر وفقًا لخصائصها الكيميائية ، لاحظ الأنماط التي دفعته إلى افتراض جدوله الدوري.
ابتداءً من سبعينيات القرن التاسع عشر، اهتم مينديليف بالمجالات المتعلقة بوطنه بعيدًا عن الكيمياء، والنظر في جوانب الصناعة الروسية، والقضايا التقنية في الإنتاجية الزراعية. استكشف القضايا الديموغرافية، وقام برعاية دراسات للبحر المتجمد الشمالي، وحاول قياس قيمة الأسمدة الكيماوية، وروج للبحرية التجارية.
بعد سنوات من تنبؤ مندلييف بوجود بعض العناصر وتعرضه للنقد، أثبت مندليف صحته من خلال اكتشاف عناصر مثل الغاليوم في عام 1875، وسكانديوم في عام 1879. ولاحقًا، تم اكتشاف الجرمانيوم أيضًا في عام 1886.
في عام 1876، اصبح منديليف مغرما بآنا إيفانوفا بوبوفا وبدأ في مغازلتها. وطلبها للزواج وهددها بالانتحار إذا رفضت.
تم الانتهاء من طلاق مندلييف من ليشيفا بعد شهر واحد من زواجه من بوبوفا في 2 أبريل 1882. حتى بعد الطلاق، كان منديليف من الناحية الواقعية متزوجًا من زوجتين، وهي حالة الزواج من شخص ما بينما كان لا يزال متزوجًا بشكل قانوني من شخص آخر، حيث كانت الكنيسة الأرثوذكسية الروسية مطلوب سبع سنوات على الأقل قبل الزاوج الثاني ليكون مشروعا.
في عام 1882، حصل مندليف على ميدالية ديفي من قبل المجتمع الملكي في لندن مع يوليوس لوثار ماير، لاكتشافهما العلاقات الدورية للأوزان الذرية.
في عام 1905، مُنح مندليف من قبل المجتمع الملكي في لندن بميدالية كوبلي، وهي ميدالية تُمنح لإنجازات بارزة في البحث في أي فرع من فروع العلوم.
في عام 1906، أوصت لجنة نوبل للكيمياء الأكاديمية السويدية، التي كان منديليف عضوًا فيها، بمنح جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1906 لمندليف لاكتشافه النظام الدوري. أيد قسم الكيمياء في الأكاديمية السويدية هذه التوصية. كان من المفترض أن توافق الأكاديمية بعد ذلك على اختيار اللجنة، كما فعلت في كل حالة تقريبًا. بشكل غير متوقع، في الاجتماع الكامل للأكاديمية، ضغط بعض أعضاء اللجنة لرفض مندليف، بحجة أن النظام الدوري كان قديمًا جدًا للاعتراف باكتشافه في عام 1906.
في 2 فبراير 1907، توفي مندليف عن عمر يناهز 72 عامًا في سانت بطرسبرغ من الإنفلونزا. كانت كلماته الأخيرة لطبيبه: "دكتور،انت لديك علم، انا لدي إيمان"، وهو على الأرجح اقتباس من قول جول فيرن.