Ломоносов был одним из величайших новаторов в истории химии всех времен
Он по-новому осознал роль и значение химии, ее место среди наук, изучающих природу. Он впервые стал называть химию наукой, в то время как западноевропейские химики еще определяли ее как «искусство разложения тел смешанных на их составные части или искусство соединения составных частей в тела», как писал в своих «Основаниях химии» Георг Шталь (1723) и многие другие до самого конца XVIII века. А для Ломоносова химия — «наука изменений» — учение о процессах, происходящих в телах. Это ломоносовское определение химии близко современному ее пониманию.
Ломоносов имел отчетливое представление о химически чистом веществе и реактиве, о чем почти не помышляли западные химики и отчего происходила постоянная путаница в опытах. Ломоносов же еще в 1745 году, составляя план химической лаборатории, выдвигал непременным условием для успешного исследования наличие химически чистых веществ и реактивов. «Нужные и в химических трудах употребительные материи сперва со всяким старанием вычистить, чтобы в них никакого постороннего примесу не было, от которого в других действах обман быть может».
Лаборатория Ломоносова располагала целым набором различных весов. Здесь были большие «пробные весы в стеклянном футляре», пробирные весы серебряные, несколько ручных аптекарских весов с медными чашками, обычные торговые весы для больших тяжестей, однако отличавшиеся большой точностью. Точность же, с какой Ломоносов производил взвешивания при своих химических опытах, достигала, в переводе на современные меры, 0,0003 грамма.
«Об увеличении веса, которое некоторые металлы приобретают при осаждении» и была целиком построена на точных измерениях.
Новый подход к задачам химии, пристальное внимание к весовым отношениям привели Ломоносова к замечательным опытам над окислением металлов, надолго опередившим позднейшие опыты французского химика Лавуазье и давшим те же результаты.
В своей лаборатории Ломоносов вел большую исследовательскую и научно-техническую работу, выполняя поручения различных ведомств. Он производил анализы минералов и. образцов руд, присылаемых со всех концов России, в том числе и с нашего Севера. Так, в 1752 году он пробовал «признаки руд», найденные дьячком Семеном Пономаревым из Троицкого погоста Устюжского уезда.
Около 1750 года Ломоносов занимается составлением рецептуры фарфоровых масс и закладывает основы научного понимания процесса приготовления фарфора. Он впервые в науке высказывает правильную мысль о значении в структуре фарфора стеклообразного вещества, которое, как он выразился в «Письме о пользе Стекла», «вход жидких тел от скважин отвращает».
Химическая практика была для Ломоносова средством для общего подъема химических знаний в России. В письме к Разумовскому Ломоносов говорит: «Понеже химии никоим образом научиться невозможно, не видав самой практики и не принимаясь за химические операции…».
В середине XVIII века в России в связи с ростом текстильной промышленности значительно возросла потребность в красителях.
Исследования Ломоносова способствовали развитию фабричного производства «краповой» краски из отечественного сырья, начавшегося около 1759 года.
М. В. Ломоносов сыграл заметную роль также в организации производства в России синей брусковой краски — «русского индиго».
Ломоносов уделял внимание и минеральным красителям. В отчете за 1749 год он указывал: «Трудился в лаборатории, приготовлял простые материалы, то есть разные соли, водки и прочая. А потом старался искать, как делать берлинскую лазурь и бакан веницейской, и к тому нашел способ, как оной делать». 18 октября 1749 года в журнале академической канцелярии было отмечено, что «профессор Ломоносов разные химическим порядком изобретенные голубые краски наподобие берлинской лазури в собрание Академии художеств для пробы подал, годны ли к чему оные краски и можно ли их в живописном художестве употреблять». Полученный ответ гласил, что присланные краски были опробованы «как на воде, так и на масле», в результате чего было «усмотрено, что оные в малярном деле годны, а особливо светлая голубая краска». Сверх того было решено «оные краски на фонарях при огне пробовать».
«Первые основания металлургии, или рудных дел» Ломоносов подробно описывал способ получения и очистки «крепкой водки», как в то время называли азотную кислоту, употреблявшуюся в пробирном деле. 25 октября 1751 года в связи с запросом Канцелярии от строений Ломоносов предложил наладить производство «крупной посуды» из цветного стекла и «оконнишных цветных стекол», для чего «потребно... учреждение как стеклоплавильных, так и других печей для приготовления крепких водок и других припасов».
Ломоносов живо откликался на запросы, связанные с промышленной химией.
Долгое время люди не понимали природы огня и процессов горения, и представления их, на этот счет носили самый фантастический характер. Огонь считали особым первичным элементом природы. С начала XVIII века в науке почти безраздельно господствовала теория «флогистона», таинственной невесомой материи, вызывающей своим появлением все процессы горения, то внезапно охватывающей вещество и бурно соединяющейся с ним, то улетучивающейся в пространство. Ломоносов, отрицательно относившийся к невесомым материям, давно размышлял о физических причинах теплоты, не упуская из виду и химической стороны этого явления — процессов горения и обжигания металлов.
«Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего от одного тела отнимается, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте... Сей всеобщий естественной закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своей силой другое, столько, же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от, него движение получает».
В этих словах Ломоносова заключено гениальное обобщение великих философских принципов материализма — неуничтожаемое материи и неуничтожаемое движения, примененных им во всей своей широте к новому естествознанию. Великий закон природы, установленный Ломоносовым, находится в неразрывной связи со всем его философским мировоззрением и определяет характер сделанных им многочисленных частных открытий и самого метода экспериментальной работы. Одним из конкретных проявлений всеобщего закона Ломоносова был открытый и экспериментально подтвержденный им закон сохранения вещества при химических превращениях, установление которого долгое время совершенно несправедливо приписывалось французскому химику Антуану Лорану Лавуазье (1743—1794). Предложенный Ломоносовым всеобщий закон природы включает в себя и закон сохранения энергии, вошедший в науку лишь в середине XIX века.
«Ломоносов, - писал академик Вавилов, - на два века вперёд как бы взял в общие скобки все виды сохранения свойств материи. Глубочайшее содержание великого начала природы, усмотренного Ломоносовым, раскрывалось постепенно и продолжает раскрываться в прогрессивном историческом процессе развития наук о природе» [Вавилов С. И. Закон Ломоносова, «Правда», 5 января 1949 года].