Менделеевск расположен на правом берегу Камы и на реке Тойма (приток Камы), в 238 км от Казани, в 170 км от Ижевска, в 1000 км от Москвы, в 20 км от Набережных Челнов и Елабуги, в 70 км от Нижнекамска. Недалеко от города проходят автомобильные трассы Москва-Уфа, Елабуга-Ижевск и железная дорога Ижевск-Набережные Челны. В 50 км от Менделеевска находится международный аэропорт «Бегишево» (г. Нижнекамск). Через город также проходит железная дорога Альметьевск — Набережные Челны — Ижевск. В 9 км от города располагается станция Тихоново, для отправки грузов. В состав города входит село-пристань Тихие Горы, с любой точки которого открывается впечатляющая панорама реки Камы, и поселок Ленино.
Основан в 1868 году как поселок Бондюжский при химическом заводе братьев Ушковых.
С 1928 года поселок городского типа Бондюжск, в 1967 году переименован в город Менделеевск в честь Д. И. Менделеева, работавшего некоторое время на заводе. В состав города Менделеевск вошли деревня Бондюга, посёлок Ленино (Камашево) и село Тихие Горы.
Менделеевский район имеет индустриально-аграрную направленность, является одним из высокоразвитых химических регионов республики. Промышленные предприятия сосредоточены преимущественно в г. Менделеевск. Менделеевский район — экономически развитый индустриально-аграрный район, характеризующийся производством продуктов основной химии, минеральных удобрений, добычей нефти, попутного газа, в недрах сосредоточены значительные запасы сырья для промышленности стройматериалов и высококачественной подземной как пресной, так и минеральной воды.