俄國化學傢。1834年2月7日生於西伯利亞托博爾斯克，1907年2月2日卒於彼得堡（今列寧格勒）。1850年入彼得堡師範學院學習化學，1855年畢業後任奧德薩薩中學教師。1857年任彼得堡大學副教授。1859年他到德國海德堡大學深造。1860年參加瞭在卡爾斯魯厄召開的國際化學傢代表大會。1861年回彼得堡從事科學著述工作。1863年任工藝學院教授，1865年獲化學博士學位。1866年任彼得堡大學普通化學教授，1867年任化學教研室主任。1893年起，任度量衡局局長。1890年當選為英國皇傢學會外國會員。
門捷列夫的最大貢獻是發現瞭化學元素周期律。今稱門捷列夫周期律。1869年2月，門捷列夫編制瞭一份包括當時已知的全部63種元素的周期表（表1）。同年3月，他委托Н.Α.緬舒特金在俄國化學會上宣讀瞭題為《元素的屬性與原子量的關系》的論文，闡述瞭元素周期律的要點：①按照原子量的大小排列起來的元素，在性質上呈現明顯的周期性；②原子量的大小決定元素的特征；③應該預料到許多未知單質的發現，例如，預料應有類似鋁和矽的，原子量位於65～75之間的元素；④已知某些元素的同類元素後，有時可以修正該元素的原子量。
表1 門捷列夫的第1張元素周期表（1869）
表2 門捷列夫的元素周期表（1871）
1871年門捷列夫又發表瞭《化學元素周期性的依賴關系》論文，對化學元素周期律作瞭進一步闡述。他還重新修訂瞭化學元素周期表（表2），把1869年豎排的表格改為橫列，突出瞭元素族和周期的規律性；劃分瞭主族和副族，使之基本上具備瞭現代元素周期表的形式。（見彩圖）
元素周期表
門捷列夫在發現周期律及制作周期表的過程中，除瞭不顧當時公認的原子量而改排瞭某些元素(Os、Ir、Pt、Au；Te、I；Ni、Co)的位置外，並且考慮到周期表中合理的位置，修訂瞭其他一些元素(In、La、Y、Er、Ce、Th、U)的原子量，而且預言瞭一些元素的存在。在1869年的元素周期表中，門捷列夫為4種尚未被發現的元素留下空位。1871年他又發表論文《元素的自然體系和運用它指明某些元素的性質》，對一些元素，例如，“類鋁”、“類硼”和“類矽”的存在和性質以及它們的原子量做瞭詳盡的預言。這樣的空位共留下6個。門捷列夫的這些推斷為後來的化學實驗所證實。
元素周期律的發現激起瞭人們發現新元素和研究無機化學理論的熱潮。元素周期律的發現在化學發展史上是一個重要的裡程碑，它把幾百年來關於各種元素的大量知識系統化起來，形成一個有內在聯系的統一體系，進而使之上升為理論。
門捷列夫還曾研究氣體和液體的體積與溫度和壓力的關系，於1860年發現氣體的臨界溫度並提出瞭液體熱膨脹的經驗式。1865年研究瞭溶液的性質，提出瞭溶液的水合物學說，為近代溶液學說奠定瞭基礎。1872～1882年，他和他的學生準確地測定瞭數種氣體的壓縮系數。
門捷列夫因發現周期律而獲得英國皇傢學會戴維獎章(1882)。他還曾獲英國科普利獎章(1905)。1955年科學傢們為瞭紀念元素周期律的發現者門捷列夫，將101號元素命名為鍆。門捷列夫運用元素性質周期性的觀點寫成《化學原理》一書(1869)，曾被譯成英、法等多種文字。