В 1746 г. в Академию был назначен президент. Им оказался восемнадцатилетний брат фаворита императрицы К. Г. Разумовский. В это же время сдвинулось с места дело по созданию химической лаборатории. И хотя Елизавета подписала указ о ее постройке, но потребовалось еще два года, чтобы его выполнить.
В период до постройки химической лаборатории Ломоносов начал систематические занятия русской историей. Ему стали давать на отзыв написанные разными авторами исторические работы, в частности многотомную «Историю Сибири» Г. Ф. Миллера. А когда в составе Академии появилось Историческое собрание, Ломоносов был назначен его членом.
В 1749 г. Ломоносов представил свои работы «О действии химических растворителей вообще» и «Физические размышления о причине теплоты и холода» для напечатают в «Новых комментариях Петербургской Академии наук». Существует мнение, что Шумахер, затаивший зло на Ломоносова за поддержку последним Нартова, послал эти работы Эйлеру, рассчитывая получить отрицательный отзыв. Но ожидания Шумахера не оправдались. В декабре от Эйлера к Разумовскому пришло письмо, где указывалось, что «Ломоносов одарован самым счастливым остроумием для объяснений физических и химических. Желать надобно, — писал Эйлер в заключение, — чтобы все прочие академии были в состоянии показать такие изобретения, какие показал Ломоносов». В 1750 г. том «Новых комментариев» со статьями Ломоносова увидел свет. Кроме упомянутых в нем были опубликованы еще две работы ученого: «Опыт теории упругости воздуха» и «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном».
В 1748 г. была построена химическая лаборатория — первая в России научно-исследовательская и учебная лаборатория. Богатый событиями 1748 г. принес Ломоносову еще одну обязанность: в начале мая академическая канцелярия поручила ему проверку всех сообщений из-за рубежа, предназначенных для печатания в газете «Санкт-петербургские ведомости», положив тем самым начало журналистской деятельности Ломоносова. Но, пожалуй, самым важным событием этого года следует считать написанное 5 июля письмо Леонарду Эйлеру. В нем Ломоносов изложил свою теорию всемирного тяготения и первым в истории науки объединил в одной формулировке законы сохранения материи и движения.
В соответствии с утвержденным в 1747 г. Регламентом (уставом) Академия наук должна была проводить по меньшей мере два публичных заседания в год. Первое такое заседание было назначено на 1749 г., на котором должны были выступить Миллер с речью «О происхождении имени и народа российского» и Ломоносов с «Похвальным словом» Елизавете.
Как выяснилось почти накануне собрания, речь Миллера содержала высказывания, порочащие честь русского народа, против чего решительно выступил Ломоносов. Выступление Миллера было отменено, и вместо него докладчиком был назначен друг Ломоносова академик Г. В. Рихман. Миллер потребовал обсуждения возражений на свою речь, которое и происходило на 29 собраниях Академии. Суть разногласий заключалась в том, что, по утверждениям Миллера, русские обязаны своей государственностью пришельцам-скандинавам, только благодаря привнесенной ими культуре русские вышли из варварского состояния. Ломоносов и остальные академики с этим не могли согласиться, и заседания происходили очень бурно, дело доходило до оскорблений. По жалобе академиков, Миллера на год перевели из профессоров в адъюнкты.
Работа в химической лаборатории между тем шла своим чередом. Ломоносов начал опыты по изготовлению цветных стекол, нужных ему для экспериментального подтверждения создаваемой им теории света и цветов, разрабатывал рецептуру и испытывал заменители для красок, ввозимых из-за границы, продолжал оборудование лаборатории приборами и инструментами.
С августа 1751 г. в лаборатории начались занятия с направленными к Ломоносову студентами Академического университета В. Клементьевым, И. Братковским и И. Федоровским, которых он должен был обучать химии, и с Н. Поповским, обучающимся поэзии. Впоследствии к первым трем присоединился С. Румовский
В 1752–1754 г.г. Ломоносов прочитал в «учебной каморе» лаборатории впервые в мире курс «истинной физической химии», который он тщательно приготовил. В этом курсе Ломоносов вслед за Р. Бойлем попытался дать объяснение химическим процессам на основе разработанных им корпускулярных представлений и физических законов.
Блистательное выступление Ломоносова на публичном собрании Академии с «Похвальным словом» произвело впечатление на императрицу, которая в августе 1750 г. приняла его в Царском Селе, а полугодом позже пожаловала чином коллежского советника с жалованьем 1200 рублей в год. В России того времени, как писал известный русский историк С. М. Соловьев, «…значительный чин был тот же револьвер, необходимый для известной безопасности». Другим условием безопасности в то время был знатный и влиятельный покровитель. Для Ломоносова им стал новый фаворит Елизаветы Иван Иванович Шувалов, который выделялся из всех елизаветинских вельмож подчеркнутой любовью к наукам и пренебрежением к чинам и должностям.
В 1750 и 1751 гг. Ломоносов по поручению академической канцелярии чрезвычайно быстро написал две трагедии — «Тамира и Селим» и «Демофонт», которые были сыграны в придворном театре.
На очередном публичном собрании Академии в сентябре 1751 г. Ломоносов прочел «Слово о пользе химии». Это было первое выступление Ломоносова, посвященное популяризации науки в России. За ним последовали другие.
Тем временем в химической лаборатории после 4000 опытов Ломоносов сумел разработать технологию изготовления цветных прозрачных и непрозрачных (называемых смальтами) стекол. Полученную им смальту ученый решил использовать для изготовления мозаичных картин.
В 1753 г. Ломоносов получил разрешение на строительство фабрики цветного стекла и земельный надел с 211 душами крестьян мужского пола. К 1754 г. строительство фабрики в основном было, закончено и на ней стали изготовлять стекло, бисер, пронизки и другие изделия, но главное — на фабрике готовились брусочки из смальт различного цвета, из которых набирались мозаичные картины.
Параллельно со строительством фабрики в Усть-Рудицах Ломоносов вместе с Рихманом занимался изучением природы электричества, получаемого от электростатических машин, и атмосферного. С этой целью у каждого из них дома была установлена «громовая машина», т. е. электроскоп с шелковой нитью, отклоняющейся от вертикали тем больше, чем сильнее атмосферный заряд… 26 июля 1753 г. во время наблюдений разразившейся над Петербургом грозы молнией был убит академик Рихман. Несмотря на вызванное этим событием противодействие церковников, Ломоносов прочел в публичном собрании «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих», где выдвинул свою теорию образования атмосферного электричества и доказал его полную идентичность «искусственному», получаемому от электростатических машин.
Ломоносова давно беспокоило плачевное состояние академических университета и гимназии, и он решил, что следует создать новый университет в Москве. Эту мысль он постарался внушить И. И. Шувалову, и когда тот составил соответствующее «Доношение в Сенат», написал ему письмо с изложением своего плана организации такого университета.
Шувалов внес в план Ломоносова некоторые изменения, и с ними план был принят. 12 января 1755 г. Елизавета подписала «Указ об учреждении в Москве Университета». Вначале ему было отведено помещение бывшей дворцовой аптеки, на том месте, где нынче находится Государственный исторический музей.
В 1754 г. Ломоносов, недовольный тем, что премия за решение объявленной Академией наук задачи досталась бездарному У. Сальхову в сердцах отказался от кафедры химии. Миллер его слова внес в протокол, и кафедра была передана пресловутому Сальхову. Лишенный лаборатории, Ломоносов с этого времени вынужден был заниматься химией у себя дома и в Усть-Рудицах.
В 1755 г. Ломоносов сдал в печать «Российскую грамматику» и в основном закончил работу над «Древней Российской историей». Одновременно ученый готовит материалы для истории царствования Петра I, заказанной Елизаветой Вольтеру.
На очередном публичном собрании Академии наук в 1756 г. Ломоносов прочел «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее», в котором изложил свою, отличную от ньютонианской, теорию света и разработал основные положения теории цветов.
К этому времени Ломоносов решает строить собственный дом. Он получил участок в Адмиралтейской части города, оставшийся пустым после пожаров 1736 г., и за год, вероятно, по проекту знакомого ему архитектора С. И. Чевакинского, на набережной реки Мойки возводится дом. В 1757 г. семья Ломоносовых въехала в него, а позднее на территории усадьбы были построены еще два небольших дома для мозаичистов и для набора мозаичных картин.