几年以后，当孩子们都长大了的时候，玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃便和丈夫依万·巴甫洛维奇·门捷列夫商量，为了让孩子们能够有一个更好的学习环境，是否把家搬回托博尔斯克城。玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃的想法同丈夫不谋而合。于是，他们把玻璃厂安排妥当后，便带着孩子们把家搬回托博尔斯克市原来的住所。
4年了，托博尔斯克市发生了很大的变化，街道比从前更加宽阔、整洁了；托博尔河来往的船只更多了；高大的楼房、宏伟的大教堂拔地而起；人们的衣着也在变换着更加丰富多彩的样式。然而，更令依万·巴甫洛维奇·门捷列夫一家人感到惊喜的是，托博尔斯克市里来了一大批被尼古拉一世流放的十二月党人。很快，依万·巴甫洛维奇·门捷列夫的家就成了当时托博尔斯克市知识界的社交中心。在这里，无论是高级官吏，还是十二月党人，各种不同类型的人士都受到依万·巴甫洛维奇·门捷列夫一家人的欢迎。
门捷列夫从父辈们的言谈中受到了很大的启迪，懂得了许多知识。特别是有一位名叫巴萨尔金的十二月党人经常到他家里来，他给门捷列夫讲述了许多有关十二月党人的事情。
巴萨尔金告诉门捷列夫，俄国的十二月党人，是革命者，他们是反对俄国农奴制和专制制度的勇敢战士。
门捷列夫从爸爸和其他人的谈话中，已经知道了一些有关十二月党人的事情，他问巴萨尔金：“听爸爸和大人们说，十二月党人大都是青年贵族，他们本来就属于贵族阶层，是沙皇尼古拉一世的红人，而且他们自己本身就拥有农奴，可以在自己的贵族庄园里无所事事地生活，征收劳役租和代役租无偿地坐享农奴的劳动成果，那么，为什么他们还要反对农奴制呢？”
巴萨尔金望着眼前这个爱思索、善于提问题的小男孩说道：“米金卡，这是因为，这批青年人大都受过高等教育，参加过卫国战争。因此，他们大都具有比较先进的思想。他们认为农奴制是可耻的，于是，他们要奋起与这种罪恶、可耻的制度作斗争。”
“为了这个目的，他们成立了自己的组织，即十二月党人团体——‘救国协会’，并拟订了军事政变计划，决定占领冬官和彼得罗帕夫洛夫斯克要塞。起义部队还预定要包围枢密院，迫使它发表《告俄国人民书》，宣布结束专制制度，废除农奴制。”
“那么，起义成功了吗？”门捷列夫非常关切地问。
“没有。”巴萨尔金十分痛苦地摇了摇头。
“为什么？”
“是因为在关键的时刻起义军队伍内部出现了叛徒。”说到这，巴萨尔金看了看门捷列夫。“米金卡，你知道什么是叛徒吗？”
“是不是像出卖耶稣的那个犹大那样，出卖自己灵魂的人？”
“是的。”巴萨尔金继续讲下去。“1815年12月14日，当枢密院广场上的3000多名起义战士正准备攻打枢密院时，负责指挥这次起义的起义军参谋长，上校谢·特鲁别茨科伊公爵却临阵退却，不敢到达起义现场，结果使起义军群龙无首，最后被沙皇尼古拉一世的1000多名军队给击溃了。”
门捷列夫瞪大了眼睛，“那后来呢？”
“起义失败了。”巴萨尔金接着讲述道：“沙皇尼古拉一世残酷地镇压了起义军。5名十二月党人都被沙皇尼古拉一世残酷地绞死了。100多名起义军战士被流放到西伯利亚服苦役或遣送到高加索和山民作战。”
“该死的沙皇尼古拉一世，该死的叛徒！”门捷列夫把拳头狠狠地砸在桌子上。
巴萨尔金轻轻地拍了拍门捷列夫的肩膀，像是对他，也像是对自己坚定地说：“起义虽然失败了，但我深信：起义战士的鲜血是不会白流的。伊萨基辅广场上的炮声，迟早会唤醒整个一代俄国青年。农奴制和专制制度是不会长久的！”
门捷列夫的眼里含着泪水。巴萨尔金的话语感染了他，震撼着他的心灵。他敬佩十二月党人的壮举，也敬佩眼前这位大哥哥。以至后来巴萨尔金和他的姐姐奥丽结婚以后，他们还像朋友一样，坐在一起，无话不说，彻夜长谈。
在与十二月党人特别是与巴萨尔金的接触中，使门捷列夫的思想受到启迪，特别是十二月党人那种为寻求真理而献身的精神深深地感染着他。门捷列夫决心向十二月党人那样，沿着寻求真理的道路一直走下去，即使前面有千难万苦，他也决不回头。他坚信，一个人只有坚信真理，追求真理，那么，他的生活才会有意义。这样做，即使他死去了，活着的人们也会深深地怀念着他们，他的思想和精神将会像高山流水一样，与世长存。正是逐步地形成了这样的人生观、价值观，门捷列夫才能够坚定地走上为真理、为科学而献身的道路。
1848年，门捷列夫进入了托博尔斯克学校读书。这是一所八年制的中学。按规定是8岁才能够进入这所学校一年级学习的。可当时门捷列夫只有7岁，为了能够让他上学读书，母亲玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃曾多次去中学校长那儿与之商量：
“校长先生，我的儿子米金卡虽然只有7岁，还不够进入贵校学习的年龄，但他的智商不低，可以和10岁的孩子相比。”
“是这样吗？”校长用不大相信的口吻说道。
“校长先生，看得出来，您对我说的话不太相信，这样好不好，明天，我把米金卡带来，您当场考一考他，相信您会满意的。”玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃显得非常自信。
第二天清早，玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃就把门捷列夫带到了托博尔斯克中学的校长室来了。校长坐在椅子上，仔细地端详着眼前这个孩子。
校长看到，门捷列夫生着两只扇风耳，一对大大的蓝眼睛总是睁得圆圆的。他的头发浅黄而柔软，理成平发，显得他的脑袋又大又圆，像个圆球，这个圆球就像是架在狭窄、消瘦向上耸起的肩膀中间似的。门捷列夫一动不动地站在那儿，给人的印象就是一个操心劳累而且办事认真的小大人。只有他那对蓝眼睛里表露出他对人、对待生活、对待学习是随和的、严肃的和渴望的。
校长不知为什么，自从瞧见门捷列夫时，就有点喜欢上他了，但他却不动声色。他让数学老师别洛科维奇给门捷列夫出了一道数学题，校长看了后递给门捷列夫：“这道题你会做吗？”
“我试试看吧。”
门捷列夫拿起笔和纸。整个校长室静极了。玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃的心都提到了胸口，她知道这对于小儿子是多么的重要。屋子里只有人们的喘气声和笔与纸摩擦时发出的沙沙声。
“我做完了。”门捷列夫把卷子交给了数学老师。
“呀，真是一个奇才！”数学老师别洛科维奇高兴得喊了起来。
别洛科维奇把答好的卷子拿到校长面前，非常激动地说：“这道题在一年级里是比较难的，可是这孩子，不仅答对了，而且还用另外3种方法去解题，虽然有的步骤不大规范，但总的思路是对的，结果也都是对的！”
校长把卷子从头到尾看了一遍后，十分平静地对门捷列夫说：“这些解题的方法是谁教给你的？”
“是妈妈。”门捷列夫十分自豪地望着妈妈。他怎能忘记，有多少个夜晚，妈妈忙完手中的活计后，就坐在煤油灯前，教他读字母，学数学。多少次，妈妈连累带困地睡着了，那该死的煤油灯把妈妈额前的秀发都给燎着了。多少次，他哭着对妈妈说：“妈妈，您别教了，看您都累成什么样子了。”可妈妈却十分严肃地对他说：“米金卡，别净说那些没有出息的话，只要你们都能够长大成人，将来有所作为，妈妈就是再苦再累，心也是甜的！”这就是妈妈，伟大而又平凡，用尽全力把孩子们高高托起的妈妈！
校长有些激动了。他从椅子上站起来，走到玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃的跟前，对她说：“你的孩子我们决定收下了。”同时，他又转过身去，对门捷列夫深情地说：“米金卡，你真幸福，因为你有一个世界上最好最好的妈妈！”
门捷列夫知道自己能到托博尔斯克中学读书是费了很大周折的，所以，自从入学的那天起，他就暗暗发誓，一定要努力学习，不辜负妈妈的期望。
门捷列夫的家离托博尔斯克中学较远，他就让妈妈把午饭给自己带上。中午，别人都放学回家走后，他就先吃饭，吃完饭把饭盒刷洗干净后，就一个人坐在教室里，安安静静地看起书来。有时候，妈妈怕他中午吃不饱，就时常给他一两个卢布，让他买些零食吃。可是，门捷列夫总是把这些卢布积攒起来，然后用这些钱去买一些书。在他看来，知识比什么都重要。在书的沃野里，在知识的海洋中，门捷列夫找到了属于自己的世界。在读书学习中，他感受到了极大的欣慰。
门捷列夫上课时非常专心。跟他坐在同桌的阿辽沙是一个官吏子弟，家中十分富有。阿辽沙上课时总是注意力分散，他时常在课堂上把怀表什么的东西拿出来玩，有时，还用大额卢布折些小船儿、小燕子什么的。玩了一会儿，他觉得无聊，便拽拽门捷列夫的衣角，时不时地还跟他咬咬耳朵。可是，门捷列夫听起课来，很快就入神入境了，所以根本就不去理睬他，弄得阿辽沙十分尴尬。
而当下课的铃声一摇响，门捷列夫就会出去与阿辽沙和其他小朋友一块儿玩踢球呀，捉迷藏呀，跳格格呀，扔口袋等游戏，而且常常玩得满头大汗。可是，一走进课堂，门捷列夫就变得仿佛不认识阿辽沙似的，把那些游戏一下子抛到九霄云外，一门心思地坐下来听老师讲课。
在学习中，门捷列夫给自己订下了一条规定，即无论做什么，都要以学习为主，在没有完成老师布置的作业之前，是决不可以出去玩的。
一天中午，吃过午饭后，门捷列夫就坐在桌子旁，背老师上午讲的几个数学公式。这时，阿辽沙等几个孩子也吃完午饭来到学校，他们要玩踢球，可是还缺一个守门人。这时，有个同学看到门捷列夫一个人坐在教室里，就让阿辽沙去找门捷列夫出来玩。开始，门捷列夫好言对阿辽沙说：“公式还没有背下来，先不能去，等一会儿好吗？”可一连叫了几次后，阿辽沙急了，他冲着门捷列夫喊到：“就差你一个人就玩不了，过一会儿背就不行？！”看到阿辽沙发火，门捷列夫也非常生气，他对阿辽沙厉声说道：“就是不行，没有完成老师交给的学习任务，就是我爸爸来也不行！”看到门捷列夫那副十分认真的样子，阿辽沙他们只好自己去玩了。
在家里，门捷列夫学习也非常专心，为了弄懂一道题，门捷列夫常常是妈妈几次让他吃饭他都不去，直到他把这道题弄明白为止。一次，门捷列夫为了弄明白一个问题，竟独自一个人在桌前做到天亮。
玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃看到门捷列夫学习这样专心致志，既高兴又心疼。有时，她不得不“命令”门捷列夫躺到床上去睡觉，为了怕门捷列夫再起来看书，玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃不得不把煤油灯也藏了起来。
一天半夜，玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃从睡梦中醒来，突然发现门捷列夫不见了。她赶紧起来，穿上衣服去找，她把屋里屋外都找遍了，可还是没有找到。
“米金卡能去哪儿呢？”玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃一面想，一面顺着大街的方向寻找着。突然，她发现前方的路灯下站着一个瘦小的人儿。
“会不会是米金卡？”玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃在心里说。待她走上前去一看，真是她的小儿子门捷列夫。只见他披着衣服，借着头上路灯那微弱的亮儿，正在认认真真地看书呢。见此情景，玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃的心软了，眼泪情不自禁地流了下来，刚才想好的那些训斥的话儿早已飞到爪哇国去了。她把自己的衣服披到儿子的身上，动情地对儿子说：“米金卡，跟妈妈回家去看书吧。今后，妈妈再也不把煤油灯藏起来了。但你也要注意身体。”
确实是“业精于勤而荒于嬉”。由于门捷列夫勤奋学习，他的学习成绩很快就在班级和年级里名列前茅。同时，他那出众的才能和卓越的记忆力也通过学习和自我锻炼而逐渐地显露出来。读书增强了他的空间记忆，他读书的速度之快令人难以置信，而且一旦过目便很难忘记，往往还能说出某页某行里讲了些什么。除了这些罕见的视觉记忆外，他的时间记忆能力也很强，他能非常准确地回忆起久远的往事。所有这些，都为他日后成为伟大的化学家打下了良好而坚实的基础。
门捷列夫从小就对朋友很热情。放学以后，经常有同学到他家里去玩，或者一起做功课。家里有什么好吃的，门捷列夫总是给同学们吃一些，自己宁可少吃一点儿。有一次，家里买来一点酸奶酪，正巧有4个同学来了，于是他就请妈妈拿给同学们吃，可是酸奶酪只有一点点，只够分4份，门捷列夫虽然自己一点也没吃到，但他心里却很高兴。
门捷列夫很乐观，讲话也很幽默，喜欢开玩笑。有时在家里，爸爸或妈妈为一些鸡毛蒜皮的小事情生气，他总是讲笑话，直到把爸爸妈妈逗笑了，他才走开。有一次，门捷列夫听老师讲：“每天大笑几次，对身体很有好处，可以使身心愉快，并帮助消化。”于是，他一回家，就特意在大家面前大笑，把大家也都逗得捧腹大笑，前俯后仰。爸爸依万·巴甫洛维奇·门捷列夫因患眼病，整日沉默寡言，不喜欢大笑，门捷列夫就变着法儿地给爸爸讲故事，逗他发笑。
在托博尔斯克中学里，门捷列夫逐渐对数学、物理、历史和地理等课程发生了兴趣。后来，他在《论国民教育》的短评中写道：“当回忆中学教师对我的影响时，我经常提到两位教师：数学和物理教师鲁米里和历史教师多伯罗霍托夫。我曾向那些自觉而深思熟虑的人打听过好多次，总听到他们说，在他们的一生中，也有一位或两位教师留给他们良好的印象。”
中学毕业以后，门捷列夫和一大群同学登上俯瞰托博尔斯克城的山顶，来庆祝他们的毕业。后来，当门捷列夫成为俄国最著名的化学家，于1899年重访故乡托博尔斯克市的时候，他做的第一件事，就是登上这座山回忆当年的情景。
