В начале 1907 года он чувствовал себя особенно скверно — испытывал частые приступы слабости и кашля, мерз, был угрюм и раздражителен. Окружающих тревожило, что длительное летнее лечение не дало, по сути, никакого результата, в то время как раньше для поправки здоровья хватало зимних Канн и летнего Боблова. Иногда Дмитрий Иванович будто бы покидал ведущиеся при нем разговоры — замолкал и только смотрел куда-то в сторону безучастным взглядом. Приехавшая на зимние праздники дочь Люба отметила на его лице «странную печать». Это ее очень расстроило, но вслух она ничего не сказала. Его письма были по-прежнему энергичны, но почерк выдавал, что писаны они дрожащей рукой. В конце лета, еще вполне бодро себя чувствуя, Менделеев стал разбираться в книгах и бумагах, а также «денежные дела привел в порядок, как к смерти». Но ведь он и раньше, бывало, затевал «подготовку» к смерти. И плохое самочувствие сопровождало его уже не первый год, однако его удивительная психика каждый раз приноравливалась к изменениям в организме, как-то компенсировала растущую потерю сил, поэтому окружавшие Менделеева родственники и сотрудники имели основания надеяться, что и на этот раз всё обойдется. Возможно, так бы и случилось, если бы не один, в общем-то, обычный эпизод палатской жизни.
Одиннадцатого января Главную палату мер и весов посетил министр нового Министерства промышленности и торговли Д. А. Философов. После отставки в 1903 году С. Ю. Витте и В. И. Ковалевского уровень взаимопонимания между управляющим Палатой и начальством резко изменился. Его, конечно, продолжали ценить и даже побаивались, но меняющиеся друг за другом начальники чаще всего просто его не понимали. И он тоже их не жаловал, наделяя тотчас приобретавшими известность характеристиками: В. И. Тимирязев — «этот всё обещает — хитрая лисица», В. Н. Коковцов — «ох, не люблю аристократов». Был еще Э. Д. Плеске, но этот усидел на посту такое малое время, что даже не успел заработать от Дмитрия Ивановича соответствующий ярлык. Счастливым исключением в этом ряду был сподвижник Витте М. М. Федоров, который обожал Дмитрия Ивановича и которого Менделеев очень любил; но он тоже пробыл на посту недолго — сам, по внутреннему убеждению, ушел в отставку. Д. А. Философов также относился к Менделееву с глубоким почтением. Когда управляющий Палатой ходил представляться новому министру, случилось непредвиденное происшествие, сломавшее всю церемонию. Философов сам поспешил ему навстречу со словами: «Позвольте вам, Дмитрий Иванович, представиться — ваш ученик…» Стало быть, никакой угрозы делу и положению Менделеева этот визит не представлял, но он ничего не мог с собой поделать, поскольку всякое посещение Палаты высокими особами заставляло его нервничать и даже суетиться. После визита Философов буквально умолял Менделеева не провожать его дальше крыльца, но Дмитрий Иванович, увы, не послушался ни гостя, ни сотрудников.
Вообще Менделеев весьма противоречиво оценивал опасность простуды. То он старался оградить себя от любого сквозняка и свежего ветерка (от внучки, например, требовал, чтобы она на улице не открывала рта), то шел гулять в погоду, которую иначе как жуткой не назовешь. Младенцев вспоминает, как днем накануне наступления нового, 1906 года на Петербург обрушилась такая непогода, что палатские барометры просто посходили с ума. Ураган, сопровождавшийся невероятным снегопадом, набрал такую силу, что на воздух поднялась не только вывеска Главной палаты мер и весов, но тяжелые листы железа с крыши. Дмитрия Ивановича, который мог всего этого просто не заметить, специально предупредили: вам сегодня выходить нельзя. Но он все равно, несмотря ни на что, отправился в тот день на свою обычную прогулку.
Сначала казалось, что заработанная им простуда не опасна и дело обойдется обычным средством — валенками и камином, но через пару дней Менделеев почувствовал себя плохо. Доктор Покровский определил сухой плеврит и потребовал немедленно уложить больного в постель, однако оторвать Дмитрия Ивановича от работы удалось только через несколько часов. Он еще сидел за столом, когда его пришла навестить последняя оставшаяся в живых родная сестра Мария Ивановна Попова.