• Открыл атмосферу на Венере.

6 июня 1761 Михаил Ломоносов наблюдал за редчайшим явлением: прохождением Венеры по диску Солнца. В результате преломления солнечного света в верхних слоях атмосферы возникает тонкий светящийся ореол вокруг планеты. Ломоносов первым интерпретировал явление как доказательство существования атмосферы у Венеры. Впоследствии открытие Ломоносова было подтверждено, а оптический эффект получил название «явление Ломоносова».

• Создал принципиально новый по тем временам тип телескопа – телескоп-рефлектор.

В нём было всего одно зеркало, но именно благодаря этому цвет не терялся, оно давало более яркое изображение.

• Ломоносов стал автором теории комет и полярных сияний.

«Весьма вероятно, что северные сияния рождаются от происшедшей на воздухе электрической силы. Подтверждается сие подобием явления и исчезания, движения, цвету и виду, которые в северном сиянии и в электрическом свете третьего рода показываются», – писал Ломоносов. Ломоносов, наблюдавший полярные сияния в детстве, стал первым серьезным ученым, исследовавшим данное явление, и давшим ему достоверное объяснение. Сегодня полярное сияние определяется как «свечение (люминесценция) верхних слоев атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра».

• Корпускулярно-кинетическая теория.

В 1741 г. в своей работе «Элементы математической химии» Ломоносов изложил свою корпускулярную теорию строения вещества. Согласно этой теории, все вещества состоят из мельчайших «нечувствительных» частичек. Эти частички неделимы и способны сцепляться друг с другом. А все свойства веществ зависят от свойств этих частичек. Мелкие частицы Ломоносов назвал элементами, а крупные – корпускулами. Вещества различны, потому что корпускулы различаются по своему составу и соединению.

• Закон сохранения материи.

До Ломоносова считалось, что постоянным в природе остаётся лишь количество механического движения. Ломоносов же был убеждён, что если материя убывает где-то в одном месте, то она непременно прибавится в другом. Закон сохранения материи и движения, сформулированный Ломоносовым, является всеобщим законом естествознания.

• Исследовал световые и цветовые явлений.

Ломоносов считал, что всё мировое пространство заполнено эфиром. А частицы эфира, как и все корпускулы материального мира, находятся в движении. И это движение бывает трёх видов: поступательное, вращательное и колебательное. И разные виды движений возбуждают разные виды явлений. Вращательное движение частиц является источником тепла, а колебательное – источником света.

• Изучал электричество.

В те времена существовало убеждение, что электричество – это «невесомый флюид», какая-то мифическая жидкость, которая переливается в электризуемое тело. Ломоносов же считал, что электричество - это движение мельчайших частичек материальной субстанции - эфира. Он предполагал, что все природные явления: химические, тепловые, световые и электрические - имеют одинаковую природу. И все они вызываются движением различных частиц материи в эфире.
Большой вклад Ломоносов внёс в изучение происхождения грозовых разрядов. Он доказал с помощью экспериментов, что они имеют электрическую природу. Ломоносов утверждал, что атмосферное электричество возникает в результате трения капелек воды с пылинками и другими воздушными частичками при перемещении вертикальных восходящих и нисходящих потоков воздуха.

• Разработал принципы физической химии.

Михаилом Ломоносовым были заложены основы новой науки: физической химии. Как писал учёный, «физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях». Ныне физическая химия определяется как наука об общих законах строения, структуры и превращения химических веществ, исследующая химические явления с помощью теоретических и экспериментальных методов физики.

• Получение твёрдой ртути.

В декабре 1759 года Михаил Ломоносов вместе с Иосифом Брауном в ходе опытов получили ртуть в твёрдом состоянии. До этого подобного результата не удавалось получить ни одному учёному в мире. В 1760 году Ломоносов доказал электропроводность и «ковкость» ртути, что стало основанием для отнесения этого вещества к металлам.

• Теория о постоянных геологических изменениях земной поверхности под действием «подземного огня».
• Теория о возникновении металлов и минералов вследствие геологических изменений земной поверхности.

Вопросам минералогии, геологии и горного дела Ломоносов посвятил целый ряд трудов, среди которых наиболее фундаментальными были «Слово о рождении металлов от трясения земли» и «Первые основания металлургии или рудных дел», прибавлением к которым стал трактат «О слоях земных». В этих работах, ставших первыми русскими пособиями по геологии и горному делу, учёный высказал идеи эволюции природы, основанные на материалистических воззрениях и не потерявшие своего значения до настоящего времени.

• Разработал принципы новой науки - «экономической географии.

Ломоносов, возглавлявший географический департамент Академии Наук, ввёл термин «экономическая география», определив её как дисциплину, изучающую хозяйство, природные и трудовые ресурсы страны. Учёным были заложены основы изучения России в рамках экономической географии.

• Доказал возможность Северного пути в Индию.

• Наука о стекле возникла на стыке физики и химии, став областью физико-химических исследований в рамках физической химии.

Ломоносов разрабатывал не только теорию, но и технологии производства, в частности, основы производства цветных стекол и методику варки смальт. В основанной им мастерской создавались уникальные мозаичные картины, в том числе знаменитая мозаика «Полтавская битва».