Будущее русской промышленности Менделеев видел в развитии общинного и артельного дела. Он предлагал реформировать русскую общину так, чтобы она летом вела земледельческую работу, а зимой – фабрично-заводскую на своей общинной фабрике. А на отдельных заводах и фабриках он предлагал развивать артельную организацию труда. Менделеев горячо и деятельно поддерживал Николая Васильевича Верещагина (1839–1907 гг.; брат художника В.В. Верещагина) в делах по развитию молочных артелей в России (Н.В. Верещагин открыл первую молочную артель в России по производству сыра в 1866 г., способствовал развитию сети этих артелей, стал основоположником русской промышленности сыроварения и маслоделия, автором «Вологодского масла» и сгущенного молока; его называют «отцом русской кооперации»). Менделеев столь высоко оценивал перспективы развития артельного дела в России во благо большинства ее жителей, что поручил один из главных и первых докладов по открытому им периодическому закону (известному всем как «таблица Менделеева») делать его близкому другу и коллеге профессору Н.А. Меншуткину, потому что сам он в это время гостил у Н.В. Верещагина на Тверской земле, знакомился с его Молочной артелью по производству сыра, Образцовой фермой молочного скота, Школой молочного хозяйства, первой в России молочной испытательной лабораторией. Менделеев предпочел на практике на тверской земле изучать работу артелей, основы сыроварения и там по очереди с Верещагиным доил корову по кличке Нянька.
Менделеев в 1890-х изучал размещение промышленности в России. Он предложил ряд показателей для измерения размещения промышленности, в частности – центрографический метод, что можно считать началом применения математических методов в региональной науке. Он обосновал необходимость размещения промышленности на основе специального производственного промышленного районирования, по сути, был автором первого промышленного районирования в России, сформулировал принципы размещения отраслей промышленности. Для улучшения развития сельского хозяйства он пропагандировал использование минеральных удобрений и орошение засушливых земель. Менделеев был профессором Петербургского университета 27 лет, но он ушел в отставку в знак протеста против притеснения студенчества. Он был организатором и первым директором (с 1893 г., ему 59 лет) Главной палаты мер и весов.