Когда гимназический курс был окончен, Мария Дмитриевна с Лизой и Митей отправились в Москву, твердо решив определить сына в московский университет. Но замыслы Марии Дмитриевны, даже подкрепленные знакомствами и связями брата, не увенчались успехом. По существовавшим тогда правилам, лица, окончившие гимназию, могли поступить только в университет того учебного округа, где находилась гимназия. Весной 1950 г. Мария Дмитриевна привезла Митю в Петербург. В Петербурге действовали те же правила, что и в Москве. Следующим после университета учебным заведением в Петербурге по праву считалась медико-хирургическая академия, но, присутствуя в анатомическом театре на вскрытии, Митя почувствовал себя дурно, и наотрез отказался от медицинской карьеры. И вот тогда Мария Дмитриевна и решилась отдать своего сына в главный педагогический институт. Хотя в этот институт принимались абитуриенты из всех учебных округов, прием производился раз в два года. И как раз в 1950 г. приема не было. Первого мая 1950 г. он подал прошение и выдержал приемные испытания. Это долгожданное событие сняло с Марии Дмитриевны страшное напряжение. Она умерла 20 сентября 1850 года. Менделееву и семерым его товарищем, принятым в неурочный год, было предложено решить, за сколько лет они желают закончить полный курс: за три или за пять. Единственный из всех принятых, Дмитрий решил пройти курс вторично. Если в 1851 году среди 28 своих сверстников по успехам в учебе он был всего лишь 25, то спустя год 7-м.

А в 1853-1854 о нем уже говорили как о самом одаренном студенте. Главного педагогического университета.

Будучи студентом физико-математического факультета, он интересовался и науками, проходимыми и на историко-филологического факультете. В этот период отношение Менделеева к учению начинает заходить за рамки понятия, определяемого словом учение.

Это необузданная работа мозга породила такую нагрузку, какой не мог выдержать неокрепший юношеский организм. В 1851 году он заболел чахоткой и в 1853 слег. Но даже в это время он обратился к институтскому доктору с просьбой дозволить ему держать очередной экзамен. Но вот наконец Менделеев перед Пироговым. Великий врач с неожиданной внимательностью осматривает столь странного здесь пациента и . дарует ему жизнь! Менделеев навсегда запомнил то, что сказал ему Пирогов: «Нате-ка вам, батенька, письмо вашего Здекауэра. Сберегите его, да когда нибудь ему и верните.

И от меня поклон передайте. Вы нас обоих переживете».

Интерес Дмитрия к наукам не остался незамеченным со стороны преподавателей. Все эти очень разные люди с одинаковой готовностью помогали Дмитрию, хотя его трудно было назвать покладистым студентом. Сам Менделеев прекрасно понимал, что без такой поддержки он никогда не смог бы стать тем, кем он стал. В мае 1855 года Менделеев сдавал экзамен.