Митя был упрям, нетерпелив и вспыльчив. Ласковый с домашними, нежно любимый родителями мальчик мгновенно ощетинивался, если чувствовал даже малейшее оскорбление в свой адрес. «Маменькин сынок» без секунды промедления мог вступить в драку с любым грязным и злобным уличным хулиганом, не говоря уже о товарищах по гимназии. Впрочем, даже заядлые драчуны предпочитали с ним не связываться — во-первых, ему всегда мог прийти на помощь старший брат Павлуша, а во-вторых, он и сам в драках, наряду с недостаточным мастерством, проявлял столь большое неистовство, что заслужил прозвище Джунгар, что, собственно, никаким прозвищем и не было, учитывая его происхождение (городок был маленький, и все фамильные истории были досконально известны). Мальчик был сложен крепко и руку имел сильную, а также был награжден от природы необыкновенной остротой слуха, зрения и обоняния. «Я мог в детстве, в Сибири различить невооруженным глазом спутников Юпитера. Когда при мне в другом углу комнаты шептались, я обыкновенно мог все расслышать, и это иногда составляло неловкое положение. Мне приходилось предупреждать, что я слышу».Что же касается умения чувствовать малейшие оттенки запахов, то это качество не только послужит ему, но и будет унаследовано его детьми.
Время относительного благополучия семьи быстро закончилось. Прижимистый, но хорошо разбиравшийся в хозяйственных делах В. Д. Корнильев был по-своему совершенно прав, когда требовал, чтобы сестра управляла стекольным производством лично. Стоило ей чуть-чуть «ослабить вожжи», как предприятие начало расстраиваться. Никакие старания Марии Дмитриевны, бившейся за достаток изо всех сил и проводившей в Аремзянском каждое лето вместе с семьей, работая буквально от зари до зари, не спасали. Наряду с заботами о заводе ее мучили мысли о детях и муже, судьба которых всецело была в ее слабеющих руках. Слава богу, Ваня, сбившийся было с пути, вернувшись в Тобольск, с похвалой окончил гимназию и нашел подходящую службу. Но что делать, как помочь бедной Полиньке, попавшей под влияние одной из многочисленных сибирских сект и губящей себя постом, молитвами и шитьем вещей для бедных? Как облегчить жизнь чахоточному мужу? И как поставить на ноги двух сорванцов-сыновей? Ее письма старшей дочери в Омск говорят сами за себя: «Любезнейшие мои! Я не в состоянии связать моих мыслей, чтобы писать к вам о чем-либо. В самом критическом положении дела фабрики. Здесь комиссионер откупов Екатеринбургских… и я безгласно должна ожидать, чем кончится требование на посуду. У меня до 60.000 в готовности одной питейной посуды, и если не буду иметь поставки, то мои долги окончатся банкротством, и я на старости останусь бесчестною женщиною. Боже! Да будет воля Твоя святая. Дай Бог, чтобы устроилось всё во благо. — Прощайте мои родные! Да благословит вас Господь, заочно целую и, проливая горячие слезы, остаюсь любящая вас мать М. М. Во вторник не писала оттого, что душа была растерзана. Надо было рассчитать всех рабочих и мастеровых к празднику, а я едва могла занять за ужасные проценты 350 руб., и, присоединив к оным пенсию Ивана Павловича, раздала все, все деньги и осталась сама с 25 руб. асс. и с 400 р. долгу по ярлыкам мастерам и за материалы. Вот мое положение, а посуды класть некуда, и питейной, и аптечной налицо по таксе на 6.000 руб. асс<игнациями>. Помолитесь за нас и научите Олю и Дуню помолиться за нас». В другом письме: «…По малодушию моему я еще плачу о Поле, но слезы мои скоро иссохнут. Я должна еще бодрствовать, чтобы воспитать Пашу и Митю. Они еще имеют нужду в материнских попечениях и заботах. — Желала бы писать веселее, но не могу укрепить бедного моего сердца. — Что определено испытать мне, того не могу избежать…»
Митя очень любил отца, но мать он просто обожал. Между Марией Дмитриевной и «последышем» всегда существовала особая духовная связь. Менделеев был во всех отношениях нестандартным ребенком: болезненным — и в то же время очень активным и неутомимым; нежным и послушным — и тут же дерзким, отчаянным и упрямым; умственно одаренным — и тем не менее отстающим в учебе… Но при этом мать не пыталась сломать, переделать его натуру. Сильна была проницательность этой сильной женщины, умевшей воспитывать положительных, работящих и порядочных (не только в смысле «совестливых», но и приверженных к порядку, определенному укладу, быту) детей, которая с самого начала была уверена в ином, высоком, предназначении Дмитрия. И он в свою очередь бесконечно ценил и жалел ее. Недаром именно матери он посвятит свою очень крупную научную работу, причем упомянет в посвящении, какой она с детства и навсегда осталась в его памяти: как она его учила, как выбивалась из сил на мануфактуре… В дальнейшем Мария Дмитриевна будет упомянута в работах сына многократно. Удивительно, но Менделеев через всю жизнь пронесет совершенно детскую память о родителях. Даже на закате дней, торопясь с автобиографическими заметками, он будет писать о них только так: папенька, маменька, мамаша…
В силу особой притягательности семьи Менделеевых, бывшей средоточием городской культурной жизни, многие из тех, кто так или иначе имел влияние на юного Дмитрия, рано или поздно роднились с ней. После матери и отца наибольшее участие в его судьбе принимал добрейший и образованнейший инспектор гимназии Петр Павлович Ершов, поэт и педагог, совершенно не подозревавший, что через много лет этот доставляющий массу хлопот мальчик женится на его падчерице. Очень хорошо относился к Мите другой учитель — муж сестры Маши, законовед М. Л. Попов, веривший в его большое будущее. Они видели, что мальчик не прост и его не проймешь никакими менторскими внушениями. Они искали другие пути к юной душе, обычно общаясь с Митей на равных. Он был совестлив — и они не теребили его совесть, он был жаден до практических знаний — и они не пичкали его отвлеченными материями, он был склонен к неординарному, чреватому ошибками мышлению — и они не подсовывали ему правильных ответов. Он на всю жизнь усвоил их простые добродетели: честность и верность, твердость и настойчивость, сочувствие к ближнему и доброту. При этом в своем собственном понимании Митя до поры до времени оставался истинным, до мозга костей, потомком купеческого и крестьянского родов — сметливым, когда время не ждет, работящим, если в охотку, не очень доверчивым, обидчивым и где-то себе на уме. Он явно обладал способностью к вычислениям — никто из окружающих не мог лучше производить в уме действия с крупными числами. У него были также склонность к истории и страсть к прогулкам (часто весьма дальним) по городу и за городскую черту. И, как каждый подросток, он пытался что-то в себе понять, что-то достроить или освободить. О чем он думал во время походов в тайгу или ночевок в полевом балагане, когда мать брала его с собой на сенокос? Он еще не знал, что будет дальше, на что он сгодится, но всё чаще ощущал, как неопознанное чувство вдруг выхватывает и уносит вдаль незаконченные мысли и сердце вдруг начинается колотиться так часто и сильно, что руки слабеют и тянутся прижаться к груди. Слышал ли он когда-нибудь от бывавших в доме гостей про «дум высокое стремленье»? Вряд ли декабристы на вечеринках цитировали личные письма. Но, слава богу, скоро у Менделеевых появился новый родственник, который мог объяснить и это, и еще очень многое.
В 1847 году старшая дочь Менделеевых Ольга, прожив пять лет вдовой после смерти мужа И. П. Медведева, выходит замуж за отбывшего каторгу ссыльнопоселенца декабриста Николая Васильевича Басаргина, человека аналитического ума, энергичного и деятельного. Познакомились они либо в Ялуторовске, где Басаргин мог оказаться проездом, либо в Омске, где жила семья Капустиных. Год Басаргины прожили в Омске, где Николай Васильевич был определен на место писца третьего разряда в канцелярии пограничного управления сибирских киргизов, а затем возвратились в Ялуторовск, где муж Ольги стал служить в земском суде. Накануне их приезда в семье случилось несчастье — неожиданно умер Иван Павлович.