彼得堡數學學派的奠基人，著名數學家米哈依爾·奧斯特羅拉德斯基和電磁感應理論的提出者、著名物理學家米裏·赫利斯欽諾維奇·楞茨對門捷列夫影響很大。他們深入淺出的講解，使得門捷列夫對數學和力學發生了濃厚的興趣。被稱為“大自然實驗家”的地質學家、礦物學教授斯切潘·庫托爾加以淵博的學識和無與倫比的口才，受到了學生們的熱烈歡迎。他的課令學生們如癡如醉，往往在不知不覺中一節課就結束了。
在上庫托爾加的課程時，門捷列夫可以說是一個最熱心的學生。每次他總是坐在第一排，能夠一字不落地把庫托爾加的講課內容給記下來。一個學期下來，門捷列夫就記了整整6個大本子的課堂筆錄。
機會總是降臨在有準備的人身上。
“米佳同學，你願意和我一道進行暑期考察嗎？我和幾位老師已經約好準備到高加索地區遊曆一番。這次的主要目的是想考察那裏的礦物和植物。但我們缺少一個肯於動手，善於采集標本的助手。我征求了大家的意見，大家都提到了你，希望你能做我們的助手。”庫托爾加熱情地向門捷列夫提出了邀請。
“謝謝庫托爾加先生。如果能和你們一起出去考察，那正是我夢寐以求的，但願我能完成你們交給我的任務。”門捷列夫滿心喜悅地答應了下來。
就這樣，門捷列夫陪同庫托爾加等三位彼得堡大學的老師遊曆了高加索地區，他們的這次長途跋涉跋涉：爬山水，形容旅途艱苦。進展得非常順利，也取得了許多成果。
門捷列夫利用這個暑期的旅行，不但從老師那裏學到了很多知識和經驗，增長了博物學方麵的知識，而且還開闊了視野。
1857年1月，年僅22歲的門捷列夫被批準成為彼得堡大學化學教研室的副教授。這個消息在彼得堡乃至整個俄羅斯的化學界都引起了轟動。大家都認為，這個副教授一定會是俄羅斯化學界權威——齊寧和沃斯科列森斯基的最好的接班人。
老來驚人
門捷列夫早在擔任教授期間，感到化學中還有許多許多的問題沒有解決。就拿化學元素來說吧，當時世界上已發現了64種。還有沒有新元素？如果有，能不能用最簡單的方法發現？把這些先後發現的元素按順序排列起來，它們之間有沒有聯係和規律呢？這些問題一直在門捷列夫的腦海裏翻來覆去。
為了弄清這些問題，門捷列夫除了教學外，不分白天黑夜，寫啊，算啊，試驗啊，甚至吃飯、睡覺、走路的時候，也在思考著。編製一張化學元素周期係的圖表。
門捷列夫接連三天三夜沒有睡覺，坐在辦公桌旁研究、計算，畫出的草稿扔了一地，但是總也沒有畫出一張滿意的圖表來。
“安東！”門捷列夫興奮地把仆人喊了進來，他已經百思不得其解許多天了，今天突然有了一個想法。“到實驗室去找幾張厚紙，把它們和筐（kuānɡ）一起拿來。”
安東見主人今天吩咐自己幹這些，莫名其妙莫名其妙：沒有人能說明它的奧妙（道理），表示事情很奇怪，使人不明白。地聳聳肩，很快就拿來幾大卷厚紙。
“快幫我把它剪開。”門捷列夫在紙上打了許多方格子，吩咐說，“所有的卡片要像筆記本那樣大小，我要在上麵寫字。”
安東邊幹活，邊用不解的眼神望著主人，心裏想到：“今天主人怎麼了？”
一堆整整齊齊的卡片做好了。門捷列夫坐在書桌前一直工作到深夜。他非常認真地在每一張卡片上寫上元素的名稱、原子量、化合價、化合物的化學式及其主要特性。門捷列夫寫好一個就扔進筐裏一個，慢慢地筐裏裝滿了卡片，卡片注明了當時關於每種元素的已知材料。
第二天，門捷列夫把這些卡片加以整理，然後像打撲克牌一樣，把它們排列在桌子上，進行細心的比較和對照。門捷列夫首先按原子量大小排列……毫無結果。後來，他打亂了這種排列方式，把手中的卡片按照元素的性質再分別排列成幾行，……還是找不出動人的“旋律”旋律：樂音經過藝術構思而形成的有組織、有節奏的和諧運動。。
一天，門捷列夫的好友，彼得堡大學地質學教授依諾斯特蘭采夫來拜訪他。
“你在玩什麼遊戲？”依諾斯蘭采夫見門捷列夫手裏拿著撲克牌樣的卡片，神情嚴肅、專心致誌地站在書桌旁邊，於是問道，“是在玩牌嗎？”
門捷列夫向他的好友談起了他的想法和工作，依諾斯特蘭采夫聽完門捷列夫的介紹，由衷（zhōnɡ）地敬佩他的魄力和智慧，“我看，你在排列組合的時候，無妨再準備一個表格，這樣更容易看出其中的奧妙。”
門捷列夫接受了好友的建議，他又製成幾張表格放在身邊，隨時把排列的結果填在上麵。
但到底按什麼標準來排列呢？門捷列夫還是不得要領。無妨再來一遍，從最基本的做起——原子量。