Весной 1850 года семья Менделеевых перебирается в Петербург. Дмитрий Менделеев поступает в Главный педагогический институт, где начинается его самостоятельная жизнь. Мария Дмитриевна приложила немало усилий, чтобы Дмитрий получил образование. Однако дожить до окончания сыном института ей было не суждено – в 1850 году она умерла. Весной 1852 г. умерла сестра Дмитрия – Елизавета.

28-летний ученый – уже известный автор учебника по органической химии, за который он получил от Академии наук Демидовскую премию. Этих средств вполне хватило на свадьбу и путешествие по тем местам, где он бывал во время своей стажировки.

В 1861 году в Петербург к Менделееву приезжает сестра Ольга. В доме сестры Менделеев встречается с её подругой – Феозвой Никитичной Лещевой, уроженкой Тобольска. Она ему нравится, но он плохо знает женщин и не уверен в том, что надо следовать совету сестры и жениться. Менделеев хочет выяснить - смогут ли они с Феозвой понять друг друга, но всякий раз решает все-таки не торопить судьбу. Даже после помолвки Менделеев думает о том, чтобы оставить невесту, которая, между прочим, старше его на 6 лет. Он знал, что был влюблен, а не любил. И все же он уступает и в 1862 году сочетается с Феозвой браком. Через несколько месяцев у них родилась дочь Мария, но она умерла в младенчестве.