В 1898 году он был назначен хранителем (управляющим) Главной палаты мер и весов. В последние годы своей жизни Д. И. Менделеев выпустил «Заветные мысли» и ряд статей, в которых высказался о важнейших проблемах народного хозяйства и культуры.

В 1906 году вышла его книга «К познанию России», содержащая многочисленные мысли о путях дальнейшего развития отечественного народного хозяйства. В течение трех месяцев эта книга была переиздана несколько раз.

Литературное наследие Д. И. Менделеева огромно. Оно содержит 431 печатную работу, из которых 40 посвящено химии, 106 — физико — химии, 99 — физике, 22 — геофизике, 99 — технике и промышленности, 36 — экономическим и общественным вопросам и 29 — другим темам. Приблизительно две трети статей и трудов были посвящены оригинальным научным и техническим работам и одна треть — литературным и обзорным работам и учебным пособиям.

Непосредственно и тесно связанными с периодическим законом являлись «Основы химии», о которых Д. И. Менделеев писал: «Основы» — любимое мое дитя, в них мое прозрение, мой опыт педагога, мои задушевные мысли». К числу своих крупнейших работ сам Д. И. Менделеев относил еще «Исследование упругости газов» и «Понимание растворов, как ассоциаций». Приступив к изучению свойств газов, он обнаружил несовершенство применявшихся до него методов исследования, разработал несколько новых приборов, смело перешел к изучению разреженных газов в более высоких слоях атмосферы и внес много нового в метеорологию. Убедившись в том, что высокие слои атмосферы являются «великой лабораторией погоды», Д. И. Менделеев изучил теоретические основы воздухоплавания и, как упоминалось выше, поднялся в 1887 году на аэростате для исследования верхних слоев атмосферы. За совершение этого полета Д. И. Менделеев удостоился медали французского общества воздухоплавания.

Для Д. И. Менделеева никогда не существовало противопоставления теоретической науки и науки прикладной.

Д. И. Менделеев считал нефть драгоценным сырьем для получения очень многих нужных органических продуктов. В связи с этим он произнес великие слова: «Топить нефтью — все равно что топить ассигнациями». Он ставит задачу использования природных газов.

«Наука и промышленность — вот тут мои мечты!» — писал Д. И. Менделеев. Еще в молодости он заинтересовался горнорудным делом, позднее сельским хозяйством и фабрично — заводской промышленностью, детально изучая технику и экономику этих отраслей. В 1863 году он приступил к изучению нефтяного дела в Баку. Изучая условия добычи и химической переработки нефти, он наметил перспективы развития кавказской нефтяной промышленности. Уже тогда Д. И. Менделеев предложил устройство нефтепроводов из Баку к Черному морю, которое было реализовано лишь после его смерти. Для морского и речного транспорта нефти он предложил применение нефтеналивных судов.

Д. И. Менделеев изучает каменноугольную промышленность, едет в Донецкий бассейн, предлагает срочно строить новые железные дороги, сделать судоходным Донец, развить в Донецком бассейне железную промышленность и пр. Он издал свои труды «Будущая сила, покоящаяся на берегах Донца», «Мировое значение каменного угля в Донецком бассейне» и другие, в которых пропагандирует неотложную необходимость энергетического и химического использования углей Донецкого бассейна и многочисленных других месторождений России, в том числе Подмосковных, Кузнецких, Алтайских, Якутских, Кавказских (Тквибульских) и других.

Через несколько лет Д. И. Менделеев заинтересовался железорудной промышленностью Урала. Он выезжает с магнитологами для сбора материалов «о связи между местонахождением железной руды и магнитными аномалиями».