В 1876 году он выезжает в США для знакомства с нефтяным делом, результатом этой поездки стала книга "Нефтяная промышленность в Северо-Американском штате Пенсильвания и на Кавказе" (1877 год).
Под давлением Русского технического общества, которое поддержало все выводы Д.И. Менделеева по итогам американской поездки, система откупов была отменена, а к 1891 году, при организации перевозок нефти в соответствии с рекомендациями
Д.И. Менделеева, стоимость перевозок упала почти в три раза.
В 1880 году Д.И. Менделеев командируется на Кавказ, к этому времени у него складывается своя гипотеза образования нефти, которая была опубликована в материалах Венского геологического института.
Его отчёт "Бакинское нефтяное дело" стал, по сути дела, последним его крупным исследованием по нефти, которой он интересовался и так много занимался в течение десяти лет.
В 1880 году имела место публичное (отраженное в печати) столкновение Д.И. Менделеева с Людвигом Нобелем — владельцем механического завода в Петербурге и главой нефтяного "Товарищества Бр. Нобель" (братом изобретателя динамита Альфреда Нобеля, который также был пайщиком "Товарищества") — крупнейшего производителя керосина. В этом производстве бензин и тяжелые остатки считались бесполезными отходами и уничтожались.
И вот эти-то бросовые остатки Д.И. Менделеев предлагал превращать в масла, которые в три-четыре раза были дороже, чем керосин. Это могло нанести удар по нефтяной империи Нобелей, так как его российские конкуренты могли бы тогда успешно с ним соперничать при гораздо меньших затратах.
Полемика с Нобелем проходила в то время, когда Людвиг Нобель играл не последнюю роль в назначении бакинских градоначальников.
Во время этой полемики Д.И. Менделеева поддержал русский промышленник В.И. Рогозин, который в соответствии с рекомендациями учёного начал на построенном на Волге заводе полностью перерабатывать нефть, получая из неё кроме керосина смазочные масла хорошего качества.
В 1881 году Д.И. Менделеев сконструировал нефтеперегонный куб непрерывного действия ёмкостью 100 пудов, испытания которого прошли на заводе В. Рогозина вблизи Ярославля, затем в 1982-м году аппарат был установлен под Москвой на нефтеперегонном заводе Губонина.
Это был первый куб непрерывного действия в нефтеперегонной промышленности. Когда в 1883 году Нобель установил на своём заводе в Баку кубовую батарею для непрерывного процесса перегонки нефти, фирма сообщила, что ей удалось применить "неизвестную дотоле ни в Америке, ни в Европе систему непрерывной перегонки нефти в последовательно сообщающихся кубах".
