Иван Павлович вначале готовился в священники. Его отец Павел Максимович Соколов, священник села Тихомандрицы Вышневолоцкого уезда, отдал его вместе с тремя другими сыновьями, Василием, Тимофеем и Александром, в Тверское духовное училище, по выходе из которого троим вместо родовой фамилии дали новые. Такова была семинарская традиция — подбирать будущим священнослужителям красивые и благозвучные фамилии, приличествующие сану. Была в этом, видимо, и практическая необходимость — чтобы не путаться в одинаковых фамилиях будущих священников. Исполнение этой традиции лежало на преподавателях училища. Они подбирали подходящие фамилии, выдумывали новые, не отказывая себе иногда в подшучивании над учащимися. Так Василий стал Покровским, Александр — Тихомандрицким, Иван — Менделеевым, Тимофей же остался Соколовым.

По поводу Ивана в семье рассказывали, что его новая фамилия получилась из прозвища, которое, в свою очередь, было связано с его детской страстью меняться, «мену делать». Прозвище казалось учащимся и учителям тем более точным, что всем был хорошо известен настоящий помещик Менделеев, очень любивший меняться лошадьми. Впоследствии Иван раздумал становиться священником, но фамилия, придуманная для его духовной карьеры, осталась за ним и его потомками навсегда. В Вышневолоцком уезде в то время проживало несколько семейств Менделеевых. Скорее всего, это были обрусевшие немцы, фамилия которых происходила от слова Mandeln— плоды миндаля. И эти «настоящие» Менделеевы, быть может, не обратившие в свое время внимания на появление «однофамильца», были весьма наслышаны о его знаменитом сыне.

Сохранилось и часто приводится воспоминание дочери Дмитрия Ивановича Ольги о любопытном случае, относящемся к 1880 году. В петербургскую квартиру Менделеева явилась красивая, властная дама, назвавшаяся госпожой Менделеевой и потребовавшая, чтобы профессор немедленно ее принял. Посетительницу провели в кабинет к ученому, где она представилась женой тверского помещика. Оказывается, она приехала предупредить Дмитрия Ивановича о том, что вынуждена была назваться его родственницей. Ее сыновей из-за отсутствия мест не брали в кадетский корпус, и тогда она заявила, что отказывают не кому-нибудь, а племянникам профессора Менделеева. Этого оказалось достаточно, чтобы мальчиков немедленно приняли. Менделеев, который не выносил, когда ему мешали работать, мог бы и рассердиться на бесцеремонную гостью, но ему очень понравилась фраза, сказанная кем-то из корпусного начальства: «Для племянников Менделеева может быть сделано исключение». К тому же дама, по виду жгучая испанка, была очень хороша. Говорят, Дмитрий Иванович очень громко и очень весело смеялся. А сыновей прекрасной обманщицы даже стали приглашать в дом на детские праздники.

В 1827 году семья Ивана Павловича Менделеева возвратилась в Тобольск и заняла свое почетное место в городской жизни. Тяжелая саратовская история осталась позади. В их доме вновь стало собираться образованное общество. За десять лет отсутствия Менделеевых в родном городе мало что изменилось. Но горожане, как и вся Россия, не могли не ощущать последствий трагических событий, произошедших на Сенатской площади Петербурга. Ходили слухи о страшных мучениях политических каторжан, притеснениях ссыльных. Порядочные русские люди, даже не симпатизирующие революционной идее, были поражены беспрецедентной жестокостью царского суда. Души терзались сомнением и сочувствием. Само собой, песен и музыки в менделеевском доме стало значительно меньше, зато прибавилось разговоров и споров.

Но внешне всё осталось по-старому. Жизнь в сибирской глубинке была по-прежнему дешевой, жалованья директора гимназии вполне хватало. Семья продолжала расти. В 1828 году родилась девочка, которую снова назвали Марией (Маша, родившаяся в 1811 году, умерла, прожив всего 15 лет), в 1832-м — сын Павел и, наконец, в 1834-м — еще один сын, Дмитрий, последыш, как называла его мать. Всего Мария Дмитриевна родила 17 детей, восемь из них умерли в младенчестве. Последний ребенок Менделеевых был слаб, беспокоен и внушал родителям большое опасение за его жизнь. Нужно сказать, что в Тобольске было много больших семей. Детей в них было столько, сколько посылал Господь. Причем, наградив сибиряков и сибирячек отменным здоровьем, Создатель иногда, казалось, терял меру, но зато в конце мог подарить такого последыша, который оправдывал все родительские муки. Кроме Д. И. Менделеева, можно назвать уже упоминавшегося Г. С. Батенькова — декабриста, поэта, ученого и философа, приговоренного к вечной каторге. Батеньков был двадцатым ребенком в семье тобольского офицера. Он родился еще более слабым, чем Менделеев. Настолько слабым, что его сочли мертвым и даже положили в гроб. Это не помешало ему впоследствии стяжать славу безумно храброго офицера и отчаянного мятежника, посылавшего с каторги дразнилки самому императору…

В год рождения Дмитрия Иван Павлович, которому исполнился 51 год, неожиданно ослеп от катаракты обоих глаз и был вынужден уйти в отставку. Средств сразу стало не хватать, и многодетная семья оказалась на пороге нищеты. Обычно в тяжелые времена Корнильевых выручал Аремзянский стекольный завод. Теперь он принадлежал богатому московскому брату, но никакого дохода не приносил: не было управляющего, крестьяне всячески отлынивали от дармового труда. Василий предложил сестре взять на себя управление предприятием вместе со всеми возможными будущими доходами. Марии Дмитриевне предстояло принять тяжелое решение. Она понимала, что дело потребует не просто переезда всей семьи в Аремзянку. Придется трудиться день и ночь, не щадя собственного здоровья, в ущерб заботе о беспомощном муже и детях, которые будут предоставлены сами себе. Но другого выхода не было. В том же году семья в полном составе, кроме дочери Ольги, вышедшей замуж за фабриканта Медведева и переехавшей к нему в соседний Ялуторовск, перебралась в Верхние Аремзяны. Здесь маленькому Мите было суждено получить самые первые жизненные впечатления, сделать первые шаги, научиться думать и говорить.

За несколько лет Марии Дмитриевне удалось добиться, казалось, невозможного. Не имея ни копейки за душой, она подняла фактически мертвое предприятие. Крестьяне стали получать у нее жалованье, как заправские городские рабочие. О своевременной выдаче зарплаты, конечно, не могло быть речи, и совестливой хозяйке не раз приходилось со слезами на глазах просить крестьян поработать «в кредит», но сама по себе отмена общепринятых отношений между заводскими крестьянами и владельцами производств в середине тридцатых годов позапрошлого века до сих пор представляется чем-то удивительным. Управительница предприятия построила для села новую церковь, куда и сама ходила с мужем и детьми. Крестьяне, конечно, чувствовали характер Марии Дмитриевны, ее манеру обращения с ними, лишенную грубости и высокомерия. Менделеевы явно не были обычными господами. Их дети с восхищением следили за работой мастеров, а мать вместо того, чтобы гнать их от раскаленных печей, учила понимать искусство фабричных стеклодувов. Сама Мария Дмитриевна работала больше всех и сверх всяких человеческих сил. Кроме завода она занялась сельским хозяйством — сеяла зерновые, разводила скот и птицу. Был у нее и большой огород. Дела семьи стали потихоньку поправляться.

В конце 1836 года Мария Дмитриевна сумела отправить мужа в сопровождении дочери Екатерины в Москву к известному глазному хирургу Брассе, который почти полностью вернул ему зрение. Оживший Иван Павлович восемь месяцев провел в красивом, богатом доме своего шурина, где с замиранием сердца наблюдал за удивительными гостями Василия Дмитриевича. Через несколько недель после их приезда в Петербурге случилось страшное событие — погиб А. С. Пушкин, и старая столица говорила только об этом. К тому же у Корнильевых собирались не просто близкие Пушкину по духу люди: сюда любил наезжать отец поэта Сергей Львович. Однажды он приехал на сокольническую дачу Корнильевых, когда хозяев не было, и принимать его пришлось Катеньке Менделеевой. Сергей Львович был рассеян и, кроме того, глуховат. Разговаривать с ним нужно было очень громко, и девушка с непривычки устала. Екатерина Ивановна Менделеева вспоминала о последней встрече с С. Л. Пушкиным в загородном доме Василия Корнильева: «Потом к осени уже он приехал проститься, отправляясь в деревню, чтобы повидать жену и детей Александра Сергеевича. В этот раз я помню грустный случай. За день или за два дядя привез из Москвы большой бюст А. С. Пушкина и поставил его в гостиной на тумбочку. Сергей Львович сначала не обратил на него внимания и сел, но вдруг увидел бюст, встал, подошел к нему, обнял и зарыдал. Мы все прослезились. Это не была аффектация, это было искреннее чувство его, и потому в памяти моей сохранилось о старике только сожаление из-за его потери такого сына». Что касается Ивана Павловича Менделеева, то на него наибольшее впечатление произвела мимолетная встреча с Николаем Васильевичем Гоголем, о которой он с восторгом рассказывал до самого конца жизни.