門捷列夫生於一個沒落的貴族家庭，童年時代的他並不是一個成績優異的學生，甚至有幾門課成績很差。他並不熱衷於學習，卻喜歡跟父親去田地，跟工匠去製造小玩具和風車。不過門捷列夫十分注意留心周圍的事物，對事物的好奇心推動著他的大腦不斷思考。這也成為他日後創造新科學理論的動力來源。
在畢業時，他得到老師斯托列維慈賞識，考入彼得堡大學化學系學習。他聰明好學，很快取得了優秀成績。同時他還關注一些有發明創造的科學家們的經歷，對從事科學研究充滿了嚮往。 在彼得堡大學學習期間，門捷列夫的求知慾非常強，在老師的指導下，他閱讀了大量的書籍，掌握了大量的化學知識。同時，他還經常參加化學家們的研究小組，與他們一起從事一些化學研究活動。
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