Теоретическая химия Ломоносова целиком опиралась на достижения физики. Значительное внимание Ломоносов уделил исследованиям атмосферного электричества, проводившимся им совместно с Г.В. Рихманом. Ломоносов и Рихман придали своим экспериментам количественный характер, разработав для этой цели специальную аппаратуру — “громовую машину”.

Ломоносова интересовали также биологические науки: ботаника и зоология, особенно палеозоология, анатомия и физиология животных. Заботился о развитии рыбоводства.

Ломоносов уделял значительное внимание развитию в России геологии и минералогии и лично произвел большое количество анализов горных пород. Он доказывал органическое происхождение почвы, торфа, каменного угля, нефти, янтаря. В своем “Слове о рождении металлов от трясения Земли” (1757) и в работе “О слоях земных” (к. 1750-х, опубл. 1763) он последовательно проводил идею о закономерной эволюции природы. Ломоносов подробно разбирает проблему появления окаменелостей, в том числе находки окаменелостей «морских черепокожих», характерных для южных широт, на севере. Объясняет это изменением климата. Выдвигает идею изменчивости, лежащей в основе всех природных явлений. Идея всеобщей изменчивости Ломоносова была в дальнейшем раскрыта Иваном Лепёхиным как положение об изменчивости растений и животных под влиянием окружающей среды.