Заботы Ломоносова увенчались успехом. Из выделенных по его указанию для Географического департамента учеников сложилось надежное ядро его будущих работников. Ломоносовские питомцы геодезист Степан Никифоров проработал в департаменте до 1796 года, а геодезист Кузьма Башуринов — до 1797 года. Долго работали и ландкартный мастер Лев Терской и геодезист Осип Полидорский. Ломоносов обеспечил Географический департамент нужнейшими работниками до конца века.
Ломоносов был одним из самых выдающихся географов своего времени. Он проявил себя глубоким знатоком физической географии, геофизики, метеорологии, климатологии, занимался вопросами орографии и гидрографии, сумел поставить в своих теоретических работах много новых и важных проблем, значительно опережавших уровень современной ему науки. Например, он высказывал замечательные мысли о строении земной поверхности, выдвинул теорию о перемещении полюса и движении континентов и пр. Задолго до западноевропейских ученых он начинает заниматься геоморфологическими гомологиями и делает глубокие заключения о никому еще не известных фактах. Так, например, он блестящим образом указывает на характер и направление берегов крайнего севера Северной Америки, совершенно еще неизвестных и не только не изученных, но и не открытых. Ломоносов же на основе своих сопоставлений писал, как будто сам там путешествовал, что эти берега должны быть круты, глубоки и с них впадают в океан только небольшие реки. И эти предвидения Ломоносова впоследствии оправдались.
Необыкновенная широта кругозора, уменье связать поставленные проблемы со своим передовым мировоззрением позволили Ломоносову наметить правильные перспективы развития русской географической науки. Ломоносов заботился о широком распространении географических знаний в народе. В ноябре 1763 года он сообщил академической канцелярии, что намерен «для общего употребления и пользы» приступить к изготовлению на свой счет глобусов «на Российском языке» и что им уже изобретены новые «способы к деланию шаров». Он лишь просил канцелярию распорядиться, чтобы для этих глобусов награвировать и отпечатать под его «смотрением» до тысячи экземпляров глобусных сеток. Канцелярия отдала соответствующее распоряжение, но как изготовлялись и расходились эти глобусы, к сожалению, неизвестно.
«География, которая всея Вселенныя обширность единому взгляду подвергает», как выразился Ломоносов в своем «Похвальном слове Елизавете» (в 1749 году), немыслима для него без картографии. Главнейшей его заботой в Географическом департаменте было собирание материалов для нового Большого атласа Российской империи, который должен был во всех отношениях превосходить академический атлас 1745 года. Старый атлас насчитывал всего 19 специальных карт, а в новом их было намечено поместить 60–70. Эти карты должны были быть точнее и совершеннее, содержать как можно меньше «белых пятен», отражать рост географической науки и изученности нашей страны.
Потребность в такого рода атласе была очень велика, и Ломоносов хорошо это сознавал. В то же время он вполне отдавал себе отчет в стоявших перед ним трудностях. В этом отношении интересна его переписка с Сенатом, который в декабре 1758 года неожиданно затребовал от Академии наук представить сведения, «какие есть о течении Волги реки и о впадающих в оную знатных реках обстоятельные карты с описанием глубины в самую большую, посредственную и меньшую воду, крутость и пологость берегов, и где она по низкости их так разливается, что настоящей глубины иметь не может, и в коих же местах как беспрерывно и по случаям бывают мели, и как велики и от чего то происходит, и о прочем, что до навигации следует, также и о реках Медведице, Дону, Хоире и Донце, и какие по оным суда в какое время и с каким грузом ходить могут».
Ломоносов немедленно отвечал, что описание глубины реки Волги, «на несколько тысяч верст простирающейся», существовать и быть составлено «в сие время так обстоятельно отнюдь не может». В доказательство своих слов он указывает, что и Рейн, «река, которая против Волги едва десятою долею сравниться может», и то «не описана еще таким образом, ибо к тому требуется много знающих людей, иждивения и времени». Но Ломоносов хочет всемерно обеспечить такое географическое описание страны, которое отвечало бы и способствовало ее стремительному росту. Поэтому создание Большого атласа России представляется ему делом огромной государственной важности, которое и надлежит поставить и развернуть со всем приличествующим ему размахом.
Ломоносов отлично понимал, что успех дела зависит прежде всего от точности и надежности определений координат основных опорных пунктов. Он сам усердно занимался необходимыми для этого вопросами астрономии и теорией картографических проекций, составлял координатные сетки, производил вычисления, чертил карты и планы.