Можно было бы ожидать, что столь всесторонне одаренный человек в своей практической деятельности остановится на какой-либо одной из своих природных склонностей, отводя другим второстепенное значение. Однако у Ломоносова мы ничего подобного не наблюдаем. Во всех областях он был не только подлинным профессионалом, в совершенстве овладевшим всеми тонкостями дела, но и крупнейшим ученым-новатором, закладывающим теоретические основы то той, то другой науки и опережавшим современников на несколько поколений.

Химик по образованию, Ломоносов особенно много сделал в этой области, разрешив ряд кардинальных проблем теоретической и прикладной химии и многих сопредельных с ней разделов физики и других точных наук, а именно: в учении о строении вещества, о теплоте, об атмосферном электричестве, в оптике, астрономии, геологии.

В силу материалистического склада своего могучего ума он выступает на стороне самых прогрессивных научных воззрений и ведет бурное наступление по всему фронту против господствовавших еще в Европе метафизических псевдонаучных концепций о различных духообразных флюидах, или «чудищах», как их называл Ломоносов.

В процессе этой борьбы Ломоносов разрешает ряд научных проблем, имеющих всемирно-историческое значение. Он ставит опыты по сжиганию металлов в закрытых сосудах, экспериментально открывая за двадцать лет до Лавуазье закон сохранения вещества при химических процессах; разрабатывает важнейшее положение молекулярно-кинетической теории теплоты; высказывает идею о вращательном тепловом движении молекул и закладывает основание к разработке кинетической теории газов. Этими трудами Ломоносов наносил удар широко распространенной гипотезе о невесомых флюидах и всей скудоумной вольфовской метафизике.

Одновременно Ломоносов занимается теорией цвета. Это была одна из его излюбленных тем. Он разработал основные положения науки о цветах и первый экспериментально доказал, что из трех основных цветов можно путем сложения или вычитания получить все остальные цвета.

Ломоносова по справедливости считают отцом физической химии, которую он определил так: «Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях. Она может быть названа также химической философией...» Против такого определения нельзя и сейчас сделать никаких возражений.

Ломоносов положил начало разработке основ этой науки, написал первый учебник физической химии, провел со студентами академического Университета первый цикл лекций по этому предмету и руководил первой диссертационной работой, проделанной его учеником Василием Клементьевым на физико-химическую тему.