"Политехнический словарь" (М., 1980) так оценивает значение сделанного Д.И. Менделеевым открытия: "Закон и система Менделеева принадлежат к числу важнейших обобщений естествознания, лежат в основе современного учения о строении вещества".
Написал классический труд "Основы химии" (1869–1871), где изложил неорганическую химию с точки зрения периодического закона (ещё при жизни автора "Основы химии" издавались восемь раз и были переведены на многие иностранные языки).
Создал первый русский оригинальный учебник "Органическая химия" (1861), за что ему была присуждена Демидовская премия Петербургской Академии Наук. Отметим, что эта премия явилась прообразом будущей премии, основанной Нобелем.
"По богатству и смелости научной мысли, оригинальности освещения материала, влиянию на развитие и преподавание химии этот труд Менделеева не имел равного в мировой химической литературе" ("Самые знаменитые люди России", М., «Вече», 1999).
Разработал в 1887 году химическую, «гидратную», теорию растворов (гидраты — химические соединения веществ с водой), явившуюся одной из основ современной теории растворов.
Изучал зависимость объёмов газов и жидкостей от температуры и давления и вывел в 1874 году общее уравнение состояния газов (Закон Менделеева-Клапейрона), связывающее объем и давление газа с его массой и температурой — основное соотношение термодинамики.
Открыл (в 1860 году) существование критической температуры (критическая температура — наибольшая температура, при которой возможно существование жидкости в состоянии равновесия с паром. Отметим, что имеющее важнейшее промышленное значение сжижение газов осуществимо только при его охлаждении ниже критической температуры).
В области метрологии разработал физическую теорию весов, точнейшие приемы взвешивания, заменил аршин, фунт на метрические единицы, основал Главную палату мер и весов.
В 1876 году указал на важность изучения влияния высокой температуры на нефть, заложив основы такого важнейшего технологического процесса, как крекинг нефти, процесс получения легких моторных топлив из тяжёлых нефтепродуктов. Создал теорию происхождения нефти неорганическим путём.
В 1888 году впервые высказал идею подземной газификации угля.
Неоднократно указывал на необходимость рационального использования природных богатств страны и применения химии в различных отраслях хозяйства. В частности, уделял внимание вопросам применения химических удобрений в сельском хозяйстве.
