В 1735 году из Петербурга пришёл указ, повелевавший отобрать двадцать учеников «в науках достойных» и отправить их в столицу для учёбы в Академии наук. Отобрали двенадцать лучших учеников, среди которых был и Ломоносов, и в 1736 году они прибыли в Петербург.
В Петербурге Ломоносов проучился не больше года и, как лучший ученик, в составе группы из трёх человек был отправлен за границу для учёбы у немецких профессоров.
При этом первые два с половиной года русские студенты учились в Марбурге у знаменитого в то время учёного Христиана Вольфа, про которого говорили, что он знает всё на свете. И действительно, Вольф вёл занятия по философии и логике, механике и оптике, математике и архитектуре.
В Марбурге Ломоносов женился, родилась дочь Екатерина-Елизавета, а затем сын, но через два месяца он умер.
Бывали времена, когда Ломоносову не хватало средств на пропитание. Будучи в Германии, в одном из писем в Россию он жаловался:
После более двух с половиной лет учёбы в Марбурге русские студенты переехали во Фрейберг.
Во Фрейберге руководить учёбой русских студентов стал профессор Генкель, который обладал тяжёлым характером и отличался мелочным деспотизмом. Гордостью Генкеля была его химическая лаборатория, она служила учебной, производственной и экспериментальной базой. Ломоносов оценил значение экспериментальной базы для исследовательской работы и по возвращении в Россию упорно добивался постройки химической лаборатории при Академии наук.
Учёба и пребывание Ломоносова во Фрейберге принесли свои научные результаты: он посылает в Академию две новые диссертации, одну по физике, другую по химии.
Мало того, в конце 1739 года Ломоносов направляет в Российское собрание при Академии наук знаменитое «Письмо о правилах Российского стихотворства». Но Ломоносов не ограничился теорией, а направил патриотическую «Оду на взятие Хотина».
Много лет спустя В.Г. Белинский писал, что с «Оды на взятие Хотина» «по справедливости должно считать начало русской литературы».
В мае 1741 года Ломоносов отплывает в Россию.
В этот период русской истории на престоле находилась Анна Иоанновна, про которую В.О. Ключевский («Курс русской истории», М., 1910) пишет: