Muud teaduslikud saavutused
Kuna Mendelejevit tuntakse tänapäeval kõige paremini perioodilise seaduse avastajana, peetakse tema keemiakarjääri tema peamise avastuse pikaks küpsemisprotsessiks. Tõepoolest, Mendelejev pakkus avastusele järgnenud kolme aastakümne jooksul palju meenutusi, mis viitasid tema karjääri märkimisväärsele järjepidevusele varajastest isomorfismi ja konkreetsete mahtude (lõpetamiseks ja magistrikraadiks) käsitlevatest väitekirjadest, mis hõlmasid keemiliste ainete erinevate omaduste vahelisi seoseid perioodilise seadusega. Mendelejev mainis selles kontol Karlsruhe kongressi kui suurt sündmust, mis viis ta aatommasside ja keemiliste omaduste seoste avastamiseni.
See pideva uurimisprogrammi tagasiulatuv mulje on aga eksitav, kuna Mendelejevi pika karjääri üheks silmatorkavamaks jooneks on tema tegevuse mitmekesisus. Esiteks tegi Mendelejev mitmesuguseid panuseid keemiateaduse alal. Näiteks füüsikalise keemia alal viis ta kogu oma karjääri jooksul läbi laiaulatusliku uurimisprogrammi, mis keskendus gaasidele ja vedelikele. 1860. aastal määratles ta Heidelbergis töötades puhaspinge absoluutse punkti (punkt, kus anumas olev gaas kondenseerub vedelikuks üksnes rõhu mõjul). 1864. aastal sõnastas ta teooria (hiljem diskrediteeritud), mille kohaselt on lahused kindlates proportsioonides keemilised kombinatsioonid. 1871. aastal, kui ta avaldas oma keemiapõhimõtete esimese väljaande lõpliku köite, uuris ta gaaside elastsust ja andis valemi nende kõrvalekaldumiseks Boyle'i seadusest (nüüd tuntud ka kui Boyle-Mariotte seadus, põhimõtteks, et gaasi maht varieerub pöördvõrdeliselt selle rõhuga). 1880. aastatel uuris ta vedelike soojuspaisumist.
Mendelejevi teadustöö teine oluline tunnusjoon on tema teoreetilised kalduvused. Oma karjääri algusest peale püüdis ta loodusfilosoofia traditsioonis pidevalt kujundada laia teoreetilist skeemi. Seda jõupingutust võib näha prantsuse keemiku Charles Gerhardti tüüpteooria varajases vastuvõtmises ja Rootsi suure keemiku Jöns Jacob Berzeliuse soovitatud elektrokeemilise dualismi tagasilükkamises. Kõik tema pingutused ei olnud võrdselt edukad. Ta tugines oma 1861. aasta orgaanilise keemia õpikule „piiride teooriale” (et hapniku, vesiniku ja lämmastiku protsent ei tohi koos süsinikuga ületada teatavaid koguseid) ja kaitses seda teooriat oma kaasmaalase populaarsema struktuuriteooria vastu Aleksandr Butlerov. Elektrokeemia vastuseisu tõttu oli ta hiljem vastu Rootsi keemiku Svante Arrheniuse ioonilisele lahendusteooriale. Enne Mendelejevi aega ja selle ajal põhinesid paljud elementide klassifitseerimise katsed inglise keemiku William Prouti hüpoteesil, et kõik elemendid on pärit ainulaadsest primaarsest ainest. Mendelejev nõudis, et elemendid oleksid tõelised isikud, ja ta võitles nende vastu, kes nagu Briti teadlane William Crookes kasutasid tema perioodilist süsteemi Prouti hüpoteesi toetuseks. Elektronide ja radioaktiivsuse avastamisega 1890ndatel tajus Mendelejev ohtu tema teooriat elementide individuaalsuse kohta. Popytka khimicheskogo ponimania mirovogo efiras (1902; katse eetri keemilise kontseptsiooni poole) selgitas ta neid nähtusi eetri liikumisena raskete aatomite ümber ja ta püüdis liigitada eetrit keemiliste elementidena inertsete gaaside (või väärisgaasid). See julge (ja lõpuks ka diskrediteeritud) hüpotees oli osa Mendelejevi projektist laiendada Newtoni mehaanikat keemiale, püüdes loodusteadusi ühendada.
