母亲的刚强和干练，对于幼小的门捷列夫起到了决定性的影响，而玻璃制造工艺过程，则成了这个少年儿童最早接受的物理和化学教育的唯一途径。
玛丽雅接过哥哥的玻璃厂后，不仅在管理上采取了一系列改革措施，而且还改变了产品的种类，又上马了不少新产品。以药房的玻璃器具为主的产品，远近闻名，销路颇大，从而开创了这家玻璃厂前所未有的局面。与此同时，门捷列夫一家人的生活也开始有了转机。
小米佳渐渐长大了。他时常悄悄地溜进工厂，观看工人们怎样熔炼石英砂和加工玻璃。每当碰见工人们将石英砂子放到炉子里炼成红亮的黏稠液体，又用铁管沾上一团熔液，巧妙地把它们吹制成各种形状的器皿，小米佳都觉得新奇，看得出神。“奇怪，硬硬的砂子怎么放到火炉里一烧就会熔化呢？它为什么又能变成玻璃呢？”他一边聚精会神地瞧着圆的、弯的、椭圆的，各式花样、十分好玩的玻璃器皿，一边向工人叔叔们追问。有时他还情不自禁地溜到火炉跟前仔细观看。工人一见到他走近火炉，就笑呵呵地把他抱开。
长此以往，玻璃制造工艺在门捷列夫这幼小的心灵上，就留下了深刻的烙印。然而，谁能想到，这点点的烙印竟化作了浓厚的兴趣，又将他拉进辽阔的化学王国。
一晃，米佳长成大孩子了。他的哥哥保尔要报考托博尔斯克中学了。玛丽雅和丈夫商量，让米佳和保尔一起报考中学。
“他还小啊！中学收8岁的孩子还是例外的情况，而米佳连7周岁还不到呢。”
“我想，中学会看在你这位老校长的面上答应的，他们会让两个孩子都登记报名的。”
1841年秋天，哥儿俩都进入了托博尔斯克中学。米佳被一年级录取，但是有一个条件，他要在一年级学习两年，直到满8周岁时为止。
门捷列夫从小在父母的教育下，就已经掌握了不少知识和科学常识，所以上学的头几年，就表现出卓越的理解力和记忆力。他对数学、物理学和地理学很感兴趣，而对那枯燥乏味的拉丁文则深感头痛。虽然父亲经常辅导他这门功课，但他的拉丁文仍时常考不及格。在当时旧式的学校里，拉丁文显得比任何学科都重要。每到临近学期末，学生们总是把讨厌的拉丁文课本斜立在树干旁，纷纷地向它投掷石块。瘦小的门捷列夫也为老师对拉丁文课的格外宠爱，深表不平，积极参加学生对拉丁文课本的污辱活动，所以遭到了老师的严厉批评。不过，门捷列夫对其他各门功课却有另一份情感，不仅有兴趣，而且攻读很刻苦。
春去秋来，秋别冬临，门捷列夫的学习成绩日渐优异。转瞬间，时间的脚步跨入了1847年。正当门捷列夫以饱满的热情欢度学习生活，畅快地享受着天伦之乐之时，一连串的不幸又一次一次地落到门捷列夫一家的头上：先是父亲病故；接着，母亲得力的助手、门捷列夫的大姐离开人世。一年以后，母亲玛丽雅苦心经营的玻璃厂又遭到火灾。工厂化为灰烬，大家庭也不得不解体，门捷列夫的哥哥外出谋生，姐姐结婚嫁人，留给母亲的只有最小的儿子门捷列夫、一个尚未出嫁的小女儿丽莎和一片孤独和凄迷。
悲欢离合谁不曾有过，可像门捷列夫这样童年时代就饱尝凄风苦雨的人，却实在罕见。也许，经过这屡屡的苦难遭遇，才形成了他百折不回的坚强性格；也许，没有这坚强的性格，他也不会走上这步履维艰的学术生涯。
不错，门捷列夫以超人的毅力和博大的胸怀，读完八年制中学课程。
玛丽雅欣喜地看到儿子的优异成绩，情不自禁地落下泪珠。激动、忧虑……庞杂繁复的心情交织在一起，伴她度过几个不眠之夜。
终于，玛丽雅拿定了主意：让儿子进入莫斯科大学深造！这是异想天开，还是感情的冲动？当然不是。望子成龙是所有母亲的企盼。
带着这份心思，玛丽雅变卖了全部家产，领着门捷列夫和丽莎乘上马车，开始了长达数千公里的长途跋涉。