Менделеев родился в городе Тобольске, но раннее его детство прошло в селе Аремзяны, что в 30 километрах от города, где его мать управляла небольшим стеклоделательным заводом своих родственников. На заводике изготовляли хорошую посуду. Некоторые изделия сохранились до сих пор и экспонируются в местном краеведческом музее.
Мать ученого принадлежала к старинной купеческой фамилии Корнильевых, которые много сделали для распространения просвещения в Сибири, основали за Уралом печатное дело, издавали первый в Сибири журнал «Иртыш, превращающийся в Ипокрену».
Отец ученого был учителем, а затем директором тобольской гимназии. Он умер в 1847 году, когда сыну исполнилось 13 лет. Могила отца — Ивана Павловича — находится на территории Завального кладбища в нагорной части города. Кладбище является филиалом Тобольского историко-архитектурного музея-заповедника. Под охраной государства здесь находятся могилы семи декабристов, а также видных деятелей культуры — сибирского историка П. А. Словцова, поэта П. П. Ершова, художника М. С. Знаменского, украинского писателя П. А. Грабовского и других. Надгробие на могиле И. П. Менделеева невелико по объему, выполнено из светло-серого мрамора. В этой же ограде находятся могилы родственников.
