«Твой папа вот какой: он давно ВСЁ знает, что бывает на свете. Во всё проник. Не укрывается от него ничего. Его знание самое полное. Оно происходит от гениальности, у простых людей такого не бывает»,

— прочла невеста Александра Блока Любовь Менделеева в его письме от 15 мая 1903 г.

«Из всех признаков, отличающих гениальность и её проявление, два, кажется, являются наиболее показательными: это, во-первых, способность охватывать и объединять широкие области знания и, во-вторых, способность к резким скачкам мысли, к неожиданному сближению фактов и понятий, которые для обыкновенного смертного кажутся далеко стоящими друг от друга и ничем не связанными... Эти черты мы как раз и находим у Менделеева»,

— так писал Лев Александрович Чугаев в начале 20-х гг. XX в.

Совершенно разные люди, поэт и учёный-химик, пожалуй, наиболее чутко уловили суть духовного облика Дмитрия Ивановича Менделеева. «Во всё проник...». Не было в России XIX в. мыслителя, хотя бы близко к нему стоящего по размаху деятельности. Не было естествоиспытателя, получившего столь же широчайшее признание научного мира Европы и Америки. Не было учёного, чей авторитет в деловых и правительственных кругах оказался бы столь же высок.

Очерчивая круг его интересов, Чугаев называл химию, физику, гидродинамику, метеорологию. Упоминал химическую технологию и «другие, сопредельные с химией и физикой, дисциплины». Считал Менделеева «оригинальным мыслителем в области учения о народном хозяйстве... который видел и понимал задачи и будущность России лучше представителей нашей официальной власти». Для Менделеева такая масштабность интересов была органичной. По поводу разносторонности своих исследований он однажды заметил: «всё находится в генетической связи».

В дневнике 10 июля 1905 г. учёный записал:

«Всего более четыре предмета составили моё имя: периодический закон, исследование упругости газов, понимание растворов как ассоциаций и „Основы химии"».

«Основы химии», только при его жизни вышедшие в свет восемью изданиями (первое в 1868—1871 гг., восьмое в 1906 г.), были не столько учебником, сколько своеобразной энциклопедией химических знаний, непрестанно пополнявшейся и совершенствовавшейся на протяжении почти четырёх десятилетий. И по сей день «Основы химии» представляют ценнейший документ для историков науки.

Гидратная теория растворов, разработанная Менделеевым в 1887 г., сыграла роль в формировании классических представлении о растворах. Однако эта роль не стала сколь либо значительной.

В 70—80-х гг. отчётливо проявляется «физическая составляющая» творчества Менделеева. С полным основанием его можно отнести к крупнейшим русским физикам второй половины XIX в. Почти двести работ он публикует в этот период; две трети из них посвящены исследованиям упругости газов, проблемам метеорологии, измерениям температуры верхних слоёв атмосферы. Он устанавливает зависимость изменения атмосферного давления с высотой; разрабатывает оригинальную конструкцию барометра.

Главное достижение Менделеева-физика — вывод обобщённого уравнения состояния идеального газа (1874 г.). Оно было впервые предложено в 1834 г. французским физиком и инженером Бенуа Полем Эмилем Клапейроном (1799—1864). Менделеев ввёл в уравнение универсальную газовую постоянную R. В результате оно приобрело современный вид:

pV=nRT

В 1892 г. учёный становится управляющим Депо образцовых гирь и весов (позднее — Главная палата мер и весов) и фактически прекращает экспериментальные исследования по химии. Он активно выступает за введение метрической системы в России. Уделяет большое внимание изготовлению и сверке эталонов массы и длины. Словом, подводит прочный фундамент под отечественную метрологию. Повышение точности взвешивания становится для Менделеева важнейшей исследовательской проблемой. Он вносит оригинальные усовершенствования в конструкцию весов. Эта в практическом смысле весьма важная работа, образно говоря, представляла лишь «надводную часть айсберга».

Точности измерений Менделеев придавал такое значение потому, что исподволь искал пути к выяснению причин всемирного тяготения и природы массы. В своих статьях он не раз поднимал эти проблемы. Замечал, например: «Без понятий о массах, действующих друг на друга — химия была бы лишь описательным (историческим) знанием. Но что такое есть масса или количество вещества — по самому своему существу — того, сколько я понимаю, не знают ещё вовсе». И развивал мысль: «От массы вещества находятся в прямой зависимости тяготение, притяжение на близких расстояниях и много иных явлений. Нельзя же думать, что химические силы не зависят от массы. Зависимость оказывается потому, что свойства простых и сложных тел определяются массами атомов, их образующих». Эти слова он написал незадолго до кончины. Но ещё в 1889 г. утверждал: «Немудрено, что, не зная ничего ни о причинах тяготения и масс, ни о природе элементов, мы не понимаем причины периодического закона».

В дневниковой записи Менделеев поставил периодический закон на первое место. И заявлял там же: «По видимости периодическому закону — будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает...». В XX столетии эти надежды учёного многократно оправдывались. Вся глубина периодического закона и периодической системы выявилась особенно отчётливо, когда они получили строгое физическое объяснение.

Менделеев считал химию наукой о химических элементах, и это определение имеет «права гражданства». Но пока элементы являли собой хаотическое множество, а не были должным образом упорядочены, сведены в стройную систему, химия не могла приобрести той целостности, какую она приобрела благодаря менделеевскому учению о периодичности.