Lomonosov sinh ra tại làng Mishaninskaya (về sau được đổi tên thành Lomonosovo để tôn vinh ông), ở vùng Archangelgorod, trên một hòn đảo không xa Kholmogory, nằm về phía Bắc xa xôi của nước Nga. Cha của ông, Vasily Dorofeyevich Lomonosov, là một ngư dân khá giả, về sau trở thành chủ thuyền, tích lũy được kha khá tài sản nhờ những chuyển vận chuyển hàng hóa từ Arkhangelsk tới Pustozyorsk, Solovki, Kola, và Lapland. Mẹ Lomonosov, bà Elena Ivanovna Sivkova, là người vợ đầu của ông Vasily, vốn là con gái của một người trợ tế.

Lomonosov sống ở Denisovka cho đến năm lên mười, khi cha ông thấy rằng con trai đã đủ lớn để tham gia vào kinh doanh. Ông bắt đầu đưa Lomonosov đi cùng trong các chuyến làm ăn.

Học tập là niềm đam mê của cậu bé Lomonosov chứ không phải kinh doanh. Khát khao học hỏi của cậu vô cùng mãnh liệt. Lomonosov được người hàng xóm Ivan Shubny dạy cho biết đọc từ khi còn nhỏ, thuở đó ông dành tất cả thời gian rảnh rang để đọc sách. Lomonosov tiếp tục học với người trợ tế trong làng, ông S.N. Sabelnikov, nhưng trong suốt nhiều năm các cuốn sách ông được tiếp cận chỉ toàn về tôn giáo. Khi lên mười bốn tuổi, Lomonosov nhận được cuốn sách ngữ pháp Tiếng Xla-vơ Nhà thờ hiện đại của Meletius Smotrytsky và cuốn Số học của Leonty Magnitsky. Lomonosov suốt đời là một tín đồ Chính thống giáo Nga, nhưng lại có qua lại gần gũi với phái ly giáo Cựu tín hữu (Old Believers) ngay từ khi còn trẻ, và sau này ông trở thành một nhà thần luận.