Братья пошли учиться одновременно. Явно одаренный Митя, к тому же дважды пройдя курс первого класса, сначала успевал отлично. Потом дела пошли хуже. Быстрый, нервный, с ходу схватывавший всё, что его занимало, он ни за какие коврижки не желал делать того, чем не интересовался. А не интересовался Митя чистописанием, Законом Божьим, живыми и мертвыми иностранными языками и рисованием. Во многом это было связано с преподавателями названных предметов, вызывавшими у будущего ученого не только внутреннее, но зачастую и вполне явное сопротивление. Особую ненависть вызывала почему-то латынь, а давно истлевших латинян он потом всю жизнь упорно воспринимал как вредных политиканов, ответственных не только за гибель своей цивилизации и «классический перекос» в российском гимназическом образовании, но и за многие заблуждения XIX века. Собирательное слово «латынщина» навсегда стало его излюбленным ругательством. В общем, гимназист Дмитрий Менделеев с юных лет оказался активным врагом классического образования. Митя не раз находился на грани исключения, несмотря на то, что его семья была очень близка к гимназии благодаря отцу, инспектору Ершову и вскоре ставшему членом их семьи Михаилу Попову, а также тому обстоятельству, что само здание гимназии когда-то принадлежало Корнильевым. (После пожара купцы решили, что ремонт дома обойдется слишком дорого, и продали его губернатору. Тот привел здание в порядок, но вскоре в его семье случилось несчастье — выпал из окна ребенок. Губернаторская семья не смогла дальше жить в этом доме, и он был отдан под гимназию.) Чтобы спасти положение, безропотному Ивану Павловичу даже приходилось делать за сына домашние задания по латинскому языку.
Митя был упрям, нетерпелив и вспыльчив. Ласковый с домашними, нежно любимый родителями мальчик мгновенно ощетинивался, если чувствовал даже малейшее оскорбление в свой адрес. «Маменькин сынок» без секунды промедления мог вступить в драку с любым грязным и злобным уличным хулиганом, не говоря уже о товарищах по гимназии. Впрочем, даже заядлые драчуны предпочитали с ним не связываться — во-первых, ему всегда мог прийти на помощь старший брат Павлуша, а во-вторых, он и сам в драках, наряду с недостаточным мастерством, проявлял столь большое неистовство, что заслужил прозвище Джунгар, что, собственно, никаким прозвищем и не было, учитывая его происхождение (городок был маленький, и все фамильные истории были досконально известны). Мальчик был сложен крепко и руку имел сильную, а также был награжден от природы необыкновенной остротой слуха, зрения и обоняния.