Достаточно молодой на тот момент ученый в 1865 году защищает докторскую диссертацию. В этой работе были уже тогда заложены основы нового подхода к изучению органических растворов. После защиты он занимает должность профессора Петербургского университета. Параллельно читает лекции и в ряде других столичных вузов. В том же 1865 году Менделеев приобрел имение в небольшом поселении Боблово, расположенном в Московской губернии. Там он с большим энтузиазмом берется за проведение исследований в области агрохимии и сельского хозяйстве.В 1869 году Дмитрий Иванович совершает то самое научное открытие, благодаря которому он сегодня известен в России и в остальном мире – он впервые сумел сформулировать и упорядочить периодическую таблицу химических элементов. Спустя два года, в 1871-м, из-под пера ученого выходит впоследствии ставшая классической монография «Основы химии». В последующие годы Дмитрий Иванович занимается преподаванием и научными изысканиями, коими столь богата его биография. Менделеева в 1880 г. выдвигали в академики, однако кандидатура так и не прошла. Это событие вызвало бурное негодование в обществе. Научную кафедру университета, где трудился более тридцати лет, Дмитрий Иванович покидает в 1890 году в знак протест против массовых притеснений прав и свобод студентов.