Изучая Митины отметки за все время его обучении в гимназии, можно, казалось бы, сделать вывод, что его успехи в математике, физике, истории объясняются явной склонностью к этим предметам, которые будто бы и давалось ему очень легко. Но такое заключение будет справедливо лишь отчасти, ибо в этих дисциплинах природная склонность ученика счастливо соединилась с талантами, увлеченностью и тактом учителей.
Вспоминая гимназических учителей, Дмитрий Иванович всегда с особым признанием говорил о двух из них — об учителе математики и физики И. Руммеле и учителе истории М. Доброхотове. И вот что любопытно: лучшими учителями тобольской гимназии ее великий питомец считал именно тех педагогов, которыми часто бывало недовольно начальство. «Руммель понимал, что нельзя требовать от учеников умственного напряжения в течение целого часа, и вел дело так. Первую половину урока спрашивал учеников и сам объяснял, причем требовал самого напряженного внимания и тишины, что ученики охотно исполняли, а потом говорил ученикам: «Ну а теперь делайте что хотите». Поднималась возня, в которой иногда участвовал и сам преподаватель». Доброхотов поступал иначе: «Он… сперва вызывал охотников, и если один из них все расскажет хорошо, то затем заставлял то же повторять кого-нибудь из слабых. Если вызывавшийся охотник не умел хорошо объяснить заданное, вызывался другой, а если и он оказывался неумелым, учитель сам все объяснял и заставлял первого вызвавшегося повторить после него. Иные так и не готовились дома, а после урока все знали… Учителя того и любили же, хотя он был очень строг».
Тих и пустынен был этим летом дом Менделеевых. Окончивший гимназию Павел уехал служить в Омск. «…Такая вдруг сделалась пустота, что я испугалась моего одиночества и спешила рассеять себя неутомимыми занятиями», — писала Мария Дмитриевна, рядом с которой остались только Лизонька да Митя. Мать радовалась устройству детей, ибо чувствовала: силы ее на исходе. Вся нежность, вся сила и вся страсть материнской души сосредоточились теперь на младшем сыне. И когда гимназический курс был окончен, Мария Дмитриевна с Лизой и Митей отправилась в Москву, твердо решив определить сына в Московский университет.
Когда осенью 1849 года Мария Дмитриевна Менделеева с Лизонькой и Митей и служителем Яковом, миновав Рогожскую заставу, въехала в черту первопрестольной столицы, вся пестрота, великолепие и убожество великого города замелькали перед глазами ошеломленных провинциалов, точь-в-точь как это описано у Пушкина:
Вот проплыла за окном последняя будка, пробежала последняя чугунная решетка, мелькнул последний «лев на воротах», и Менделеевы подъехали к подъезду особняка князей Трубецких, что на Покровке.
Василий Дмитриевич Корнильев принял сестру радушно, любезно предоставил ей возможность жить в его поставленном на широкую ногу доме и взялся похлопотать об определения Митеньки в Московский университет. Славная репутация этого учебного заведения как нельзя лучше соответствовала тем талантам, которые пока, быть может, одна только мать видела в Мите Менделееве.
Но честолюбивые замыслы Марии Дмитриевны, даже подкрепленные знакомствами и связями Василия Дмитриевича (в его доме бывали такие знаменитости, как Н. Гоголь, Е. Баратынский, М. Погодин, И. Дмитриев и другие), не увенчались успехом. По существовавшим тогда правилам лица, окончившие гимназию, могли поступать только в университет того учебного округа, где находилась гимназия. По этому правилу Митя должен был поступать в Казанский университет. Ехать в незнакомую Казань Мария Дмитриевна не хотела, и тогда Корнильев предложил план, совершенно неприемлемый для его сестры. Он сказал, что готов определить Митю на службу в канцелярию губернатора. Заметив, как нахмурилась при этих словах сестра, Василий Дмитриевич поспешил перечислить многочисленных знакомых, преуспевших в жизни без всякого университетского образования. Он не упустил упомянуть и Митиных братьев; он, наконец, привел в пример самого себя, но слепая материнская любовь на этот раз оказалась прозорливее житейской опытности и искушенной проницательности княжеского управляющего.