Иван Павлович Менделеев родился 18 февраля 1783 года в селе Тихомандрицы Вышневолоцкого уезда Тверской губернии, в семье священника Павла Максимовича Соколова, человека образованного и уважаемого. Неподалеку, на берегу озера Удомля, находилось село Гарусово – имение небогатых помещиков Аракчеевых. Соколов учил русскому языку и арифметике сына владельцев этого села юного Алешу Аракчеева, которому было суждено стать выдающимся государственным и военным деятелем.
Павел Максимович имел четырех сыновей: Василия Покровского, Ивана Менделеева, Тимофея Соколова и Александра Тихомандрицкого. Свои фамилии юноши получили, учась в Тверской семинарии. В семье Митя слышал такой рассказ о происхождении отцовской фамилии. По традиции семинаристу надо было присвоить новую фамилию. Но какую? Ваня Соколов что-то обменял, вероятно, «бабки» – игральные кости, то есть «мену сделал». А ещё на слуху была фамилия помещика Менделеева, жившего неподалеку от Тихомандрицы, который часто менял лошадей. В результате её и получил в юности отец будущего великого химика.
Помещики Менделеевы принадлежали к старинному дворянскому роду, восходящему к середине XVII века. Их надгробия сохранились на кладбище села Островно, расположенного в шести километрах от села Тихомандрицы. Тверской краевед Дмитрий Подушков пишет, что помещик Менделеев мог быть крёстным отцом Вани Соколова. Однако это пока лишь предположение. Как и разные объяснения происхождения этой русской дворянской фамилии.
Иван Менделеев успешно окончил семинарию в Твери и Главный педагогический институт в Петербурге. В 1807 году его послали старшим преподавателем в Тобольск, в народное училище которое через три года преобразовали в мужскую гимназию.
Благодаря своим способностям и внутренней культуре Иван Менделеев завоевал уважение начальства и коллег. В городе он стремился общаться с просвещенными незаурядными людьми, к которым принадлежали потомственные купцы Корнильевы. Менделеев стал часто бывать в их гостеприимном доме, где влюбился в дочь Дмитрия Васильевича Корнильева – Марию.
«По письмам и рассказам видно, что Марья Дмитриевна была натура горячая, страстная в привязанностях и энергичная в деле, – пишет Надежда Яковлевна Капустина-Губкина, племянница Д. И. Менделеева. Иван Павлович, по её словам, «был необыкновенно добрый, деликатный и мягкий человек». В 1809 году он сделал купеческой дочери брачное предложение и та согласилась выйти за него замуж. Обвенчалась влюбленные в Богоявленской церкви. После свадьбы молодожёны поселилась в казённой квартире при гимназии.
Иван Павлович преподавал словесность, логику, искусствоведение, философию и латинский язык Он совершенствовал образовательный процесс, заботился об обеспечении гимназистов учебниками и пособиями.
В 1818 году за достигнутые успехи его повысили в должности: перевели в Тамбов директором народных училищ. Супруги поехали туда с больным Дмитрием Васильевичем Корнильевым, малыми детьми и старой няней Парасковьей Фарафонтовой.
С 1823 года Менделеев – директор гимназии в Саратове. В свободное время он занимался переводческой деятельностью, за которую был избран в члены-корреспонденты Вольного общества любителей русской словесности. В Саратове семья пережила большое горе: от скоротечной чахотки скончалась четырнадцатилетняя Маша, старшая из дочерей.
Марию Дмитриевну утомили переезды: начальство намеревалось отправить Ивана Павловича в Пензу. А она мечтала о возвращении семьи в родные места, в Тобольск. В 1828 году её желание сбылось. Ивана Павловича, во многом благодаря хлопотам и связям супруги, вернули в Тобольск – на должность директора гимназии и народных училищ губернии. У него появились возможности полнее проявить свои педагогические и организаторские способности.