Внимательное изучение показывает, что чрезвычайное разнообразие интересов Менделеева не было случайным, что ни одно из его увлечений не осталось без дальнейшей разработки. К моменту окончания института здоровье Менделеева внушало опасение, и он отказался от предложения директора и решил ехать служить на юг.

В Одессе находится знаменитый Ришельевский лицей и Дмитрий надеялся, что в лицее он найдет возможность приготовиться к задаче экзамена на степень магистра. Но по ошибке министерство предписало Дмитрию Ивановичу ехать в захолустный Симферополь.

Директор главного педагогического института, узнав о бедствиях лучшего его воспитанника, попросил попечителя Одесского учебного округа переместить Дмитрия Ивановича из Симферополя в Одессу, что и было разрешено. Окрыленный Менделеев несется налегке в Одессу. С ним только то, что на нем, да денег немного, но все так хорошо, впереди столько дел ­заманчивых и интересных, теперь надо спешить, потому что время, потерянное в тягостном ожидании, уже не вернуть. Одесский период сыграл важную роль в жизни Менделеева. . Он получил там место преподавателя естественных наук, у него небольшая лаборатория, первая своя лаборатория, и тут же, под рукой - превосходная библиотека. Здесь, в южном приморском городе, он начинает искать «причину химического сродства» - то, о чем думал уже давно и чему он посвятит всю свою жизнь, здесь окончательно созрела тема его магистерской диссертации, и были проведены первые эксперименты. После того, как в феврале 1856 года в Париже был подписан мирный договор, Дмитрий Иванович узнал, что планируется отправка ряда русских ученых за границу. Менделеев пишет письмо директору педагогического института, в котором решился спросить - не может ли он быть причислен к тем, которые будут отправлены за границу. В ответном письме директор говорит, что его кандидатура уже утверждена, и что институт желает ему всего лучшего. В середине мая 1856 года Менделеев выехал из Одессы в Петербург. Но поездка за границу увы не состоялась.