Глубина заложения станции — 48,5 м. Она соединена со станцией Кольцевой линии «Новослободская«, переход на которую находится в центре. Пол «Менделеевской» выложен гранитом черного и серого цветов. Его украшает орнамент квадратной формы. Для облицовки путевых стен и колонн использовали белый мрамор.
В оформлении станции прослеживается тема химии. На путевых стенах можно увидеть изображения плотности молекул. Эта идея принадлежала сотрудникам Университета имени Менделеева. Светильники выполнены в форме кристаллических решеток. Не забыли во время оформления станции и о самом Дмитрии Ивановиче — барельеф с портретом великого российского химика венчает перспективу центрального зала.