為了盡快寫出這部《有機化學》教科書，門捷列夫夜以繼日地工作在高大的寫字台上。在那些日子裏，隻要是沒有課，他總是從清早起來，一直工作到午後5點多鍾，6點鍾吃“中飯”，飯後又經常工作到深夜。在這種拚命的工作中，門捷列夫僅僅用了兩個月的時間便寫出了《有機化學》教科書，這是俄國第一部用俄文寫出的《有機化學》教科書。門捷列夫的《有機化學》教科書受到了國內外同行的普遍讚揚。在著名化學家齊寧的推薦下，《有機化學》這部書還獲得了俄羅斯科學院的季米多夫獎金。
《有機化學》出版後，門捷列夫的聲望大大提高，他除了在彼得堡大學任教外，還同時在其他幾所大學講課。門捷列夫無論走到哪裏，他的講課都備受學生們的歡迎。
俄羅斯科學院的拜柯夫院士在回憶門捷列夫講課的情景時，激動地說：“當門捷列夫一出現在門口時，歡迎、歡呼和掌聲，像春雷般震天撼地。這簡直是一場暴雨，是一陣狂風。全體同學都在高聲歡呼，大家都欣喜若狂，每一個人都盡情地表達出自己的樂觀情緒、自己的頌揚和熱忱……隻要是看到當時歡迎門捷列夫的這種熱烈的場麵，就會體會到他是一位偉大科學家和偉大人物。他令人神往地影響了所有的人，並吸引住了所有接觸過他的人的智慧和良心。”
門捷列夫博學多才。他在講課中經常涉及力學、物理學、天文學、天體物理學、宇宙起源論、氣象學、地質學、動物植物學、生理學和農業學的各個方麵，同時也涉及各個技術部門，包括航空和炮兵學。他的講課既風趣生動，又深刻和富有內容，不僅在俄羅斯大學的講壇上是首屈一指的，就是在當時的歐洲，門捷列夫也可以稱之為佼佼者。
門捷列夫的學生文貝爾在回憶他的老師門捷列夫時，曾經這樣說過：“凡是能夠有令人羨慕的機會看見站在講台上的門捷列夫，聽過他講課或報告的人，都清楚地記得當時聽眾那種異乎尋常的情緒。講台上站著一個魁偉的、稍微駝背、留著長須和長卷發的人，他的聲音低而有力，言辭充滿著熱情，非常激動……門捷列夫在講課中所用的適當的字眼，總是人們所意想不到的，精確簡明的借喻字眼……他那貫串著包羅萬象的公式和深奧類比的那種科學觀點的哲學基礎令人心馳神往……”
還有的學生在回憶門捷列夫時說：“過去學化學，總覺得有許多需要記憶的零碎的事實，真叫人難以接受。自從聽了門捷列夫的講課後，才開始認識到化學是一門生動而豐富的科學，是那樣的引人入勝。”
從學生們的評價中，不難看出，門捷列夫不僅僅是一位偉大的科學家，同時，他也是一位傑出的教育家，正因為如此，他才會在大學生中間享有崇高的威望並深受他們的愛戴。
門捷列夫在化學工業方麵，也有突出的貢獻。1864年，門捷列夫受聘做了彼得堡工藝大學兼課教師，從那時起，他領導了彼得堡工藝大學的工藝化學教研室。門捷列夫最出色的天才特性，就是善於在各個甚至最抽象的科學課題中，找到生動的實踐種子。這一點，在他所著的有關俄羅斯石油工業發展的著作中突出地體現著。其實，門捷列夫早在開始科學研究工作的時候就已經注意研究工藝問題了，他曾在一篇論文中寫道：“我在母親所經營的，並以此來養活她身邊的孩子的玻璃工廠附近長大，從幼年起，就看到了工廠的工作，很清楚地知道工廠是人民的養育者。甚至在西伯利亞遼闊的原野上也是如此。因此我獻身於像化學這樣既抽象又實際的科學，我從小就對工廠企業感興趣。”
門捷列夫一直關心著祖國石油工業的發展，他除了自己著書外，還主持翻譯了德文版的《工藝學手冊》，然而，他的關於石油開采和加工分開等許多先進思想，俄國沙皇政府卻一直沒有理睬，隻有在十月革命後的蘇聯社會主義製度下才得以實現。
門捷列夫在開展緊張的教學和科研工作的同時，還十分注意同外界的廣泛交往。他把俄羅斯著名的化學家布特列羅夫從喀山請到彼得堡大學擔任有機化學講座，又堅持把著名科學家明舒特金和其他幾名著名科學家請到彼得堡大學擔任分析化學講座。正是在門捷列夫和他的同事們堅持不懈的努力下，彼得堡大學才成為當時俄羅斯最巨大的科學研究中心。
1865年初，彼得堡大學授予門捷列夫博士學位，幾個月後，年僅31歲的門捷列夫又被任命為彼得堡大學的化學教授。
門捷列夫並沒有陶醉在鮮花和美酒之中，他在冷靜地思索著，他終於把下一個主攻方向對準了另一個堡壘。他知道，那個堡壘很堅固，攻起來相當困難，甚至也有可能會失敗。但是，目標一經確定，他就會堅定地走下去，這就是他——門捷列夫的性格。他在積極地準備著，他要去打一場攻堅戰，他堅信，隻要攻下這座堡壘，那麼，展現在人們眼前的，就會是一片嶄新的天地……