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.
