Nel 1895 la cattedra di clinica delle malattie nervose e mentali rimase scoperta e Mondino ottenne dal consiglio di Facoltà di farsela assegnare in qualità di supplente, e contestualmente smise di dirigere il laboratorio di istologia. Nel 1896 la Facoltà di medicina di Palermo decretò definitivamente che l'insegnamento della psichiatria fosse dato a Mondino, sebbene si fossero levate le proteste degli psichiatri italiani; il ministero della pubblica istruzione, grazie all'intervento di Golgi, confermò la decisione della Facoltà medica palermitana. In quegli anni, Mondino concepì l'ipotesi che, basandosi sulla struttura fibrillare della cellula nervosa, aveva l'obiettivo di accordare il modello reticolare diffuso — ideato da Golgi — con la teoria neuronale elaborata da Santiago Ramón y Cajal; si occupò, inoltre, di psichiatria forense, sia dal punto di vista accademico-scientifico — importante fu un lavoro sperimentale suo e di Girolamo Mirto — sia come perito in tribunale.