Nhà vật lý học

Năm 1756, Lomonosov cố gắng tái tạo lại thí nghiệm của Robert Boyle năm 1673. Ông kết luận rằng thuyết phlogiston đang được mọi người chấp nhận hoàn toàn sai. Tiên liệu trước các khám phá của Antoine Lavoisier, ông viết trong nhật ký: "Hôm nay tôi thực hiện một thí nghiệm trong các ống thủy tinh kín nhằm xác định xem liệu khối lượng của kim loại có tăng lên khi chịu tác động của nhiệt không. Các thí nghiệm này - tôi đã ghi lại trong 13 trang - chứng minh rằng nhà khoa học Robert Boyle nổi tiếng đã bị đánh lừa, vì không đánh giá được không khí từ bên ngoài, khối lượng của kim loại bị đốt vẫn giữ nguyên".

Đây là định luật bảo toàn khối lượng trong phản ứng hóa học, mà ngày nay được phát biểu như sau: "Trong một phản ứng hóa học, khối lượng của các chất tham gia bằng khối lượng của các chất tạo thành". Lomonosov, cùng với Lavoisier, được xem như người khám ra định luật bảo toàn khối lượng.

Ông phát biểu rằng tất cả vật chất đều được tạo nên từ các hạt (corpuscle), hay các phân tử. Bản thân các phân tử này lại là một "tập hợp" của các hạt thành phần gọi là nguyên tử. Trong bài luận "Thành phần của hóa học toán học" (1741, chưa hoàn thành), Lomonosov đưa ra định nghĩa như sau: "Một thành tố (element) là một phần của một vật thể, mà không chứa bất kỳ một thể nào khác nhỏ hơn... hạt (corpuscle) là một tập hợp của các thành tố hình thành nên một khối lượng nhỏ." Trong một nghiên cứu sau này (năm 1748), ông sử dụng thuật ngữ "nguyên tử" thay cho "thành tố" (element), và "particula" (hạt) hoặc "phân tử" thay cho "corpuscle".

Lomonosov coi nhiệt là một dạng chuyển động, ông cũng đề xuất lý thuyết sóng của ánh sáng, đóng góp vào việc công thức hóa thuyết động năng của chất khí, và phát biểu ý tưởng về sự bảo toàn khối lượng bằng những lời nói như sau: "Tất cả sự thay đổi trong tự nhiên đều là lấy từ một vật và thêm vào một vật khác. Vì thế, nếu lượng vật chất giảm ở một nơi, nó phải năng lên ở nơi nào đó. Định luật phổ quát về tự nhiên bao quát các định luật về chuyển động, vì khi vật này khiến vật kia chuyển động bằng lực do nó gây ra, thực tế vật này đã chuyển cho vật kia lực mà nó mất đi." (những lời này lần đầu xuất hiện trong một lá thư gửi Leonhard Euler ngày 5 tháng 7 năm 1748, và sau đó được diễn đạt lại và xuất bản trong bài luận "Suy nghĩ về tính vững chắc và tính lưu của vật thể", năm 1760).

Biểu đồ Mikhail Lomonosov vẽ diễn tả "Sự xuất hiện của Sao Kim phía trên Mặt Trời, quan sát từ Học viện Khoa học Hoàng gia St. Petersburg ngày 26 tháng 5 năm 1761."

Nhà thiên văn học

Lomonosov là người đầu tiên phát hiện và đánh giá đúng về bầu khí quyển của Sao Kim trong lần quan sát hiện tượng Sao Kim đi qua đĩa sáng Mặt Trời (transit) năm 1761 ở một đài quan sát nhỏ gần nhà tại thành phố St Petersburg.

Tháng 6 năm 2012, trong lần Sao Kim đi qua đĩa sáng Mặt Trời (ngày 5-6 tháng 6 năm 2012), một nhóm các nhà thiên văn học tái hiện thí nghiệm khám phá khí quyển Sao Kim của Lomonosov, sử dụng một kính thiên văn khúc xạ cổ. Họ kết luận rằng kính thiên văn của Lomonosov, nếu như đúng theo những gì ông mô tả trong tài liệu ông viết năm 1761, hoàn toàn đủ khả năng phát hiện vòng cung ánh sáng bao quanh Sao Kim khi hành tinh này bắt đầu "đi qua" Mặt Trời và khi thoát ly khỏi.

Năm 1762, Lomonosov giới thiệu với Học viện Khoa học Nga một mẫu thiết kế kính phản xạ cải tiến. Kính của ông đặt gương sơ cấp nghiêng một góc 4 độ so với trục của kính thiên văn. Cách bố trí này giúp cho hình ảnh "hội tụ" tại thành ống kính thiên văn, từ đó nhà quan sát có thể thấy hình ảnh thông qua một thị kính mà không làm chặn mất hình ảnh. Tuy nhiên, phát minh này mãi đến năm 1827 mới được xuất bản, vì thế mẫu kính thiên văn của Lomonosov rất giống với thiết kế kính thiên văn Herschel của nhà thiên văn học nổi tiếng William Herschel (mặc dù Lomonosov phát minh ra trước).

Nhà hóa học và địa chất học

Năm 1759, cùng với cộng sự là viện sĩ viện Hàn lâm Joseph Adam Braun, Lomonosov trở thành người đầu tiên ghi nhận được điểm đóng băng của thủy ngân và lần đầu tiên thực hiện thí nghiệm với khám phá này. Tin rằng thiên nhiên luôn phụ thuộc vào sự biến động đều đặn và liên tục, ông chứng minh được nguồn gốc hữu cơ của đất, than bùn, dầu mỏ và hổ phách. Năm 1745, ông xuất bản một danh mục trên 3000 loại khoáng vật. Đến năm 1760, Lomonosov đã giải thích được sự hình thành của tảng băng trôi.

Năm 1763, Lomonosov xuất bản sách Về địa tầng của Trái Đất (On The Strata of the Earth) - tác phẩm địa chất học quan trọng nhất do ông thực hiện.

Thợ khảm

Bức tranh khảm hoành tráng nhất của Lomonosov miêu tả lại Trận chiến Poltava.

Lomonosov tự hào là người khôi phục nghệ thuật tranh khảm (mosaic) cổ xưa. Năm 1754, trong lá thư gửi Leonhard Euler, ông viết rằng ba năm thí nghiệm tác động của bản chất hóa học lên màu sắc của khoáng vật đưa dẫn ông lấn sâu vào nghệ thuật tranh khảm. Năm 1763, Lomonosov xây dựng một nhà máy thủy tinh và sản xuất những miếng khảm thủy tinh màu đầu tiên ra đời bên ngoài Italia. Khoảng 40 tranh khảm do ông thực hiện, nhưng chỉ 24 tranh khảm còn tồn tại đến ngày nay. Trong số những tác phẩm đẹp nhất có bức Pyotr Đại đế và bức Trận chiến Poltava, kích thước 4.8 x 6.4 mét.

Nhà ngữ pháp học, nhà thơ và sử gia

Năm 1755, Lomonosov viết một tác phẩm ngữ pháp mang tính cải cách ngôn ngữ văn chương Nga: kết hợp ngôn ngữ Xla-vơ Nhà thờ cổ xưa với ngôn ngữ bản xứ. Nhằm lý giải sâu sắc hơn các lý thuyết văn chương ông đề ra, Lomonosov viết hơn 20 bài thơ lễ nghi đầy trang nghiêm, nổi tiếng nhất là Buổi tối ngẫm nghĩ về sự oai nghiêm của Chúa. Lomonosov áp dụng học thuyết mang đậm phong cách riêng vào những bài thơ sau này - các chủ đề êm ái hơn cần những từ ngữ chứa nguyên âm trước E, I, Y và U, trong khi những chủ đề gây kinh sợ (như "giận dữ", "đố kỵ", "đau đớn" và "buồn khổ") cần những từ chứa nguyên âm sau như O, U và Y. Ngày nay chúng ta gọi vấn đề này là âm thanh biểu tượng (sound symbolism)

Năm 1760, Lomonosov xuất bản một cuốn sách về lịch sử nước Nga. Không những thế, ông còn nỗ lực sáng tác một thiên anh hùng ca vĩ đại về Pyotr Đại đế, dựa theo tác phẩm Aeneid của Vergil, nhưng không may ông qua đời trước khi hoàn thành tác phẩm.