1855年5月，门捷列夫以第一名的优异成绩，毕业于彼得堡师范学院，并且荣膺了一枚金质奖章。
毕业典礼开始了。主持人身着银灰色的俄式服装，风度翩翩地走上主席台，庄重地宣布：“第55届毕业典礼开始！”话音刚落，会场掌声一片。
当校长宣布毕业生成绩时，全体同学的目光都转向了伏斯克列森斯基教授和他那天才的学生门捷列夫。
“这位乡下的学生，怎么会考得如此之好？”一位金发碧眼的女生质疑道。
“其实门捷列夫现在身体还未痊愈呢！他能取得这么好的成绩，我觉得是与他那异乎寻常的吃苦精神、坚忍不拔的毅力和对科学的无限热爱分不开的。”邻座的男同学客观地回答。
你一言，我一语，同学们窃窃私语……但很多卓有远见的人，从门捷列夫所取得的考试成绩和他的毕业论文，已经看出了他未来准会成为一名出色的科学家。
同学们这样看门捷列夫，老师也是如此。一位教授在毕业典礼后特地给院长写了一封推荐信，极力推崇门捷列夫的才能，指出他“在化学上很有进一步深造的必要”。然而，正当院长要将门捷列夫留校任教时，学校的附属医院的医生们却从另一角度提出了与之相反的意见。他们认为门捷列夫应该到南方去工作，因为彼得堡的气候对于这位才能出众的青年的健康太有害了，尤其是他还患着可怕的肺病！
不错，人们怎会相信，一个获得如此优异成绩的高才生，竟会是一位身患“绝症”——肺结核的病人。院长得知门捷列夫的健康状况后，不由得为他流下了惋惜的热泪。他心情沉重地对门捷列夫说道：“保重你的身体，是科学的需要。对不起，我的高才生，你只好到南方去任职了……”
南方的两个城市——敖德萨和辛菲罗波尔，都有中学教师职位的空缺，门捷列夫可以任选其中之一。相比之下，敖德萨既有学术研究会，又有藏书丰富的图书馆，而辛菲罗波尔却没有这样的条件。门捷列夫毫不迟疑地选择了前者。可是，这位苦命的大学生，离开了昨天的不幸，又走上了一段新的苦旅。在沙皇统治下的俄国，国民教育部竟把他同另一个姓名字母与他绝不相似的人“搞错”，那个人前往敖德萨，而门捷列夫则给打发到辛菲罗波尔。无论是校方的交涉，还是门捷列夫本人的抗议，都无法改变成命。1855年8月，门捷列夫不得不前往辛菲罗波尔赴任。
当时，正值克里米亚战争时期（1853—1856年），俄国军民在距离辛菲罗波尔不远的塞瓦斯托波尔抵抗英国、法国、撒丁王国和土耳其的联军。门捷列夫到达辛菲罗波尔没有几天，坚守了将近一年的塞瓦斯托波尔就沦陷了，辛菲罗波尔的形势更加岌岌可危。门捷列夫被派去教书的那所中学，由于战争的原因迟迟不能复课，而学校里又丝毫没有进行科学研究的条件，习惯于不间断地学习和工作的门捷列夫，十分苦恼。
门捷列夫的苦闷和无所事事影响了他的健康状况。每每想到自己的身体，他都心灰意冷。他度日如年。两个多月过去了，他一无所获。忧心忡忡的他常常为自己的身体和命运不平……
一天，门捷列夫从梦中醒来，猛地，山川、历史、童年的幻想、生命的潜藏、母亲的遗言，全都涌现在眼前。他恍然大悟：不能消极对待人生。于是他便开始积极寻医治病。终于，他遇到了一位非常高明的医生。这位医生诊查后发现门捷列夫患的不是肺结核，而是一种并不危险的心瓣膜病。至于偶尔的咳血，不过是喉头出血症罢了！这一诊断结果，使门捷列夫如释重负，像瀑布冲击涡轮机一样，使门捷列夫的机体产生了巨大的能量。可以说，是这位医生给了门捷列夫第二次科学生命。后来，门捷列夫一再以感激的心情谈到这位“名副其实的医生”。
门捷列夫虽然精神上获得了巨大的能量，但是物质生活上还是饥寒交迫。
受克里米亚战争的影响，辛菲罗波尔的物价猛涨，形势也越来越坏。贫病交迫的门捷列夫，怎能在这种环境下工作和从事他的科学研究呢？他万般无奈，只好决定一走了之。
当年秋天，寒风乍起，门捷列夫穿着一件勉强御寒的短皮袄，带着仅有的一个月的薪水，来到了敖德萨。凭着大学毕业的资历和成绩，他很快在敖德萨第一中学找到了工作，任数学、物理和自然科学科任教师。他苦心孤诣，一面教书，一面准备报考科学硕士学位的论文：《论比容》。
比容是单位质量所占的体积。不同物质的比容是不同的。当物质发生物理变化或化学变化时，其比容也会发生相应的改变。门捷列夫进行了许多次实验。他完全摒弃了贝采利乌斯的二元论，而从日拉尔的一元论出发，研究了比容问题，最后完成了自己的硕士学位论文。这篇论文不仅显示了门捷列夫惊人的总结能力和广博的化学知识，而且还指出了根据比容进行化合物的自然分组的途径。无疑，他在探索元素规律的进程中，又向前跨进了一步。若干年后，门捷列夫发现了元素周期律，他这样回顾说：“比容，即密度的倒数，它正如我后来所观察到的一样，是元素随着原子量增加而出现周期性性质变化的最明显的例证之一。”
1856年5月，门捷列夫获得了3个月的假期，于是他便动身到彼得堡参加硕士考试。在著名的彼得堡大学里，他所有的考试科目都获得了最高的成绩，但由于他的论文《论比容》没有印出来，答辩未能如期进行。
“十分明显，答辩将在秋季举行。”同自己的学生保持着友好联系的伏斯克列森斯基说道。
“看来，我得申请延长假期了。否则，我就得回敖德萨去。”
“别再回敖德萨了，德米特里·伊凡诺维奇，留在彼得堡吧。”
“可是，第一，在敖德萨我还得再干一年才到期。第二，在这里也没有空缺职位。”
“你可以先干一段时间副教授的工作。你的底子厚，你会毫无困难地通过考试，取得讲课的资格。给部里写份申请吧，我设法帮助你。”
就这样，门捷列夫在彼得堡大学提前工作了几个月。秋天，他果然出色地通过了论文答辩，应试报告《硅酸盐化合物的结构》很成功。彼得堡大学校委会一致同意授予门捷列夫物理和化学硕士学位。1857年初，这位当年被彼得堡大学拒之于门外的外省中学生，如今竟成为24岁风华正茂的物理和化学硕士，而且还荣升为彼得堡大学化学教研室的副教授。不久，又当选为系秘书。
