Принадлежало к тому же типу, что и «Академик Курчатов». На судне имелось 28 лабораторий[5]. Названо в честь русского учёного Д. И. Менделеева[6].
Судно построено в 1968 году в Висмаре (ГДР), имело водоизмещение 6 900 тонн, длину 122 метра. 17 декабря 1968 года на НИС «Дмитрий Менделеев» в присутствии председателя приёмной комиссии И. Д. Папанина и других был торжественно поднят Государственный флаг СССР[7]. Судно принадлежало Институту океанологии имени П. П. Ширшова РАН и использовалось для научной работы в области гидрологии и геофизики. На судне «Дмитрий Менделеев» изначально была установлена ЭВМ «Минск-22», а в 1977—1980 гг. установили ЭВМ ПР-9603 и ЕС-1010. Имелся аппарат «Пайсис», который мог работать на глубинах до 2 км, а в 1991 году судно было приспособлено для аппарата «Мир»[8].
За 25-летнюю историю научной деятельности, с 1969 по 1993 гг. НИС «Дмитрий Менделеев» совершило 51 научный рейс (точнее 49 научных рейсов и три подрейса, из которых два научных и один технический) в различные районы Мирового океана[9].
Первым капитаном НИС «Дмитрий Менделеев» стал Михаил Васильевич Соболевский, всего в этой должности он был в 8 из 10 рейсов с 1969 по 1973 год, а до этого в течение трёх лет был капитаном НИС «Витязь»[10]. В восьмом рейсе (1972 год) капитаном НИС «Дмитрий Менделеев» стал А. С. Свитайло и до 1991 года был капитаном судна в 31 рейсе из 42[11].
В третьем и четвёртом рейсах[12] НИС «Дмитрий Менделеев» было флагманом океанографического эксперимента «Полигон-70» по исследованию движений океанской воды, контролируя вместе с судном «Академик Курчатов» работу 14 автономных буйковых станций[13]. Результатом эксперимента стало открытие крупных вихрей в океане[14].