Анна Ивановна была моложе мужа на 26 лет, и в этом же году у них родилась дочь Люба - будущая жена поэта Александра Блока, в квартире возобновились менделеевские «среды». Через два года после свадьбы у Менделеевых родился сын Иван, а позже, в 1886 году - близнецы Мария и Василий.
В 1883 году Д.И.Менделеев приступает к всестороннему исследованию водных растворов, используя для этого двадцатилетний опыт научной работы, новейшие измерительные методы, приборы и математические приёмы.
Дмитрий Иванович Менделеев продолжает и далее заниматься прикладными проблемами науки - прилагает немалые усилия для организации в Донецком бассейне крупного промышленного центра, публикует целый ряд работ, посвященных исследованию растворов и газов. Показательно, что, подводя своеобразный итог научной деятельности, Дмитрий Иванович отмечал: "Всего более четыре предмета составили моё имя: периодический закон, исследование упругости газов, понимание растворов как ассоциаций и "Основы химии". Тут всё моё богатство"» (Ю.А.Овчинников).
В предисловии к седьмому изданию книги «Основы химии» (С.-Петербург, 1903) Д.И.Менделеев писал: «То для меня неожиданно - быстрый успех, с которым распространились в нашей науке понятия периодической зависимости элементов от их атомного веса, а быть может, и та усидчивость, с которою я собирал в этом сочинении по новому плану важнейшие сведения об элементах и их взаимных отношениях, объясняют причины того, что прошлые издания моего сочинения были переведены на английский... и немецкий... языки».
Д.И.Менделеев занимается не только проблемами измерения температуры верхних слоев атмосферы, но и проектирует башню астрономической обсерватории в Петербурге.
В 1890 году Д.И.Менделеев уходит из Петербургского университета из-за конфликта с министром просвещения, проработав в университете 27 лет, но его научная деятельность отнюдь не кончается, он создаёт отечественный бездымный порох («пироколлоидный»), превосходящий по своим характеристикам пироксилиновый порох французского производства, его лаборатория изготавливает необходимое количество пороха для широких военно-морских испытаний.
Д.И.Менделеева «не перестают волновать судьбы развития производительных сил России, и он отправляется на Урал с целью определить возможность повышения промышленного потенциала этого района. Собирая данные о запасах уральских руд, обследуя металлургические заводы, Д.И.Менделеев пишет: "Вера в будущее России, всегда жившая во мне, - прибыла и окрепла от близкого знакомства с Уралом"» (Ю.А.Овчинников). В результате этого знакомства появилась масса новых идей и практических советов.
Следует подчеркнуть, что проблемы развития промышленности Урала волновали двух великих русских учёных - М.В.Ломоносова и Д.И.Менделеева и одного великого русского государственника — И.В.Сталина, своевременно понявшего необходимость организации уральского центра крупного машиностроения в преддверии войны с гитлеровской Германией.
Д.И.Менделеев публикует ставшие широко известными работы «Толковый тариф», «Заветные мысли», «К познанию России», где чётко показывает необходимость индустриализации страны, говорит о значении и роли сельскохозяйственного производства, государственных таможенных пошлин, управления и т.д. для «блага народного» и пишет: «Ведь только независимость экономическая есть независимость настоящая, всякая прочая — фиктивная... Мы живём в эпоху, когда богатством сила народов определяются преимущественно индустриею, а наши дети и внуки, вероятно, доживут до того, что богатства и вся сила народная будут определяться умелым сочетанием индустрии с сельским хозяйством» (подчёркнуто мной - В.Б.).
Но именно такую фиктивную независимость России создали демократические разрушители страны, подорвав отечественное производство, развалив промышленность, сельское хозяйство, органы просвещения и государственного управления.
С горечью Менделеев говорит: «Могу сказать, что знал на своём веку, знаю и теперь очень много государственных русских людей, и с уверенностью утверждаю, что добрая их половина в Россию не верит, Россию не любит и народ мало понимает...»
Р.К.Баландин по этому поводу замечает: «И это, прежде всего, потому, что они, эти государственные люди, выходцы из слоя служащих, а их поддерживает и направляет не трудовая (по роду занятий), а "творческая" интеллигенция, у которой, по замечанию Дмитрия Ивановича, наблюдается "не только нелюбовь к труду", но и своего рода презрение к нему. "Отсюда берёт своё начало стремление занять служебное положение, представляющее прежде всего обеспеченность без каких-либо задатков предприимчивости, без следа внутреннего стремления к способам увеличения народного благосостояния, а только с требованиями личными, без каких-либо обязанностей..."
С 1892 года Д.И.Менделеев возглавляет Депо образцовых мер и весов (впоследствии - Главную палату мер и весов), став основоположником отечественной научной метрологии, без которой невозможна любая научная работа, так как она должна давать уверенность в правильности полученных учёным количественных результатов, без которых невозможно сделать и крупные научные обобщения.
Но начинать эту работу надо было с создания русской системы эталонов, осуществление этого проекта заняло у Д.И.Менделеева целых семь лет его жизни.
К апрелю 1894 года в первом приближении были готовы все прототипы, и министерство финансов командировало Д.И.Менделеева в Англию, где ему были оказаны все возможные почести, затем он снова, вместе с женой, был приглашён в Англию для прочтения «Фарадеевской лекции», а в Оксфорде ему была присуждена степень почётного доктора права.
В 1895 году точность взвешивания в Палате достигла рекордной величины - тысячных долей миллиграмма при весе в один килограмм. Это значило, что при взвешивании одного миллиона рублей (золотых монет) погрешность составила бы одну десятую копейки.
Такая точность явилась результатом экспериментальных исследований Д.И.Менделеева, описанных в работе «О колебании весов», это привело к убеждению, что измерить или взвесить какой-нибудь предмет невозможно без привлечения чуть ли не всех отраслей физики и математики.
После принятия Положения о мерах и весах в 1899 году была организована поверочная служба, которая примерно за пять лет проверила в России более 12 миллионов мер и весов.
В этом же году умер любимый сын Д.И.Менделеева - Владимир, женатый на Варваре Кирилловне Лемох — дочери известного в то время художника. Смерть сына явилась для Менделеева страшным ударом, а вскоре после смерти Владимира умер и его трёхлетний сын.
В 1906 году Д.И.Менделеев стал приводить в порядок свои бумаги, а найдя план кладбища, «где схоронена матушка, сестра Лиза, дочь Маша, сын Володя», Дмитрий Иванович написал: «И мне там».
Умер Д.И.Менделеев 20 января 1907 года, на его могиле была установлена гранитная глыба, на которой выбито: Дмитрий Иванович Менделеев.
Огромное внимание уделял Д.И.Менделеев вопросам освоения Северного Ледовитого океана, судоходству по нему, проблемам улучшения судоходства по внутренним водохранилищам России, этими же проблемами занимался и его сын - В.Д.Менделеев, написавший работу «Проект поднятия уровня Азовского моря запрудою Керченского пролива» (1899), что позволило бы «глубоко сидящим морским торговым кораблям входить (без перегрузки) в глубь нашего богатого Юго-Востока, а военным нашим судам - безопаснейшие порты», — писал Д.И.Менделеев. Он также отмечал, что «можно с уверенностью достигнуть Северного полюса и проникнуть дней в 10 от мурманских берегов до Берингова пролива», что достижение Северного полюса обеспечивает «великий и мирный успех России» и представляет для неё «коммерческую и военно-морскую выгоду».
Отметим, что Периодический закон был открыт Д.И.Менделеевым, когда ему было тридцать пять лет. «После этого химия в его творчестве отходит на второй план, а его научные интересы смещаются в сторону промышленности, экономики, финансов, народного образования. К концу Х1Х века Дмитрий Иванович занял в русском обществе уникальное место универсального эксперта, консультирующего русское правительство по широкому кругу научных и народнохозяйственных проблем - воздухоплаванию, нефтяным делам, бездымным порохам, таможенному тарифу, реформе высшего образования, постановке метрологического дела в стране...», - отмечает Г.Смирнов в статье «Как советские редакторы правили Д.И.Менделеева» («Молодая гвардия», № 5, 1999).