Двух лет хватило Менделееву для того, чтобы пройти современную агрономическую науку, что называется, насквозь. Этого же времени было достаточно, чтобы досконально изучить все возможности и проблемы российского сельского хозяйства. В этот период им лично или под его руководством на разных почвах были испробованы десятки минеральных и органических удобрений, реализована программа физико-химического исследования русских грунтов (в химической лаборатории Петербургского университета было тщательно проанализировано около шестисот образцов), даже предпринята попытка создания общества для организации сбыта сельхозпродуктов. «Эти мысли тогда очень занимали меня; думалось призвать к самодеятельности. Пора на то, видно, еще не пришла, если на то внимания никто не обращал. Так я мучился долго, убегал и в убежище чистой науки — не помогло…»
И хотя эта область науки и практики останется для него близким делом, а Боблово — образцовым, постоянно модернизируемым хозяйством, Менделеев начиная с 1869 года возвращается к привычной преподавательской и научной деятельности — к вящей досаде супруги, которая больше хотела видеть мужа помещиком, а его профессорство считала отхожим промыслом. Тем более что в мае 1868 года у них родилась дочь Ольга, которой, как и ее брату, да и самой госпоже Менделеевой, больше подходила жизнь на вольном бобловском воздухе. Нужно сказать, что неудовольствие Феозвы Никитичны разделяли и люди с научным кругозором. Например, ученик Менделеева К. А. Тимирязев писал по этому поводу: «По предложению и плану Д. И. Менделеева Вольным экономическим обществом была организована система опытных полей — несомненно, первая когда-либо осуществленная в России. Таких полей одновременно было устроено четыре (в Петербургской, Московской, Смоленской и Симбирской губ.). Наблюдателями в последних двух были — мой добрый товарищ Г. Г. Густавсон и я… Достойно изумления, что это начинание нашего знаменитого ученого не нашло поддержки и подражания, да и сам он, к сожалению, перешел к другим экономическим задачам, по своему значению и направлению едва ли одинаково важным для нашей страны». Тимирязеву, однако, тут можно возразить не только в том смысле, что «пора на то, видно, еще не пришла». Дело было не в других экономических задачах, которые Дмитрий Иванович действительно не уставал сам себе ставить. Тут имелся «магнит попритягательней», и очень странно, что Тимирязев упустил его из виду.
Заняв кафедру общей и неорганической химии, Менделеев позаботился и о смежных химических дисциплинах. Во многом его активными усилиями была создана кафедра аналитической химии, во главе которой встал ученик Дмитрия Ивановича Николай Александрович Меншуткин, уже получивший известность как добросовестный и многогранный ученый. Еще одну кафедру, органической химии, возглавил приглашенный из Казани Александр Михайлович Бутлеров. Таким образом, преподавание химии в Петербургском университете достигло — если не превзошло — уровня лучших европейских университетов. С этого времени профессорская деятельность, к которой Дмитрий Иванович всегда относился с великой ответственностью, выходит в его жизни на первый план и наполняется особым, глубоким смыслом. Составляя «Отчет о состоянии С.-Петербургского университета и деятельности ученого его сословия…» для Торжественного акта 1868 года,[31]
Менделеев писал о преподавании: «Малая только часть результатов этой деятельности ясна, ее можно более или менее исчислить, другая часть неуловима, на нее можно указать, но нельзя ее выразить числами. Нельзя исчислить ни количества, ни качества того труда, который состоит в чтении и усвоении лекций, в возбуждении любви к труду, истине, свету и науке».