По окончании курса Ломоносова перевели во Фрейберг – учиться горному делу у бергсрата И. Генкеля. Впрочем, с бергсратом он быстро разругался. «Он презирал всю разумную философию, – писал позже Ломоносов, – и когда я однажды, по его приказанию, начал излагать причину химических явлений (не по его перипатетическому концепту, а на основе принципов механики и гидростатики), то он тотчас же велел мне замолчать, и с обычной своей наглостью поднял мои объяснения на смех, как пустую причуду». В мае 1740 года, никому ничего не сказав, обиженный Ломоносов налегке ушел из Фрейберга, прихватив с собой только точные пробирные весы. Скорее всего, весы ему не принадлежали. Беглый студент попытался разыскать русского посла в Саксонии, но этого не случилось: посол часто переезжал из города в город. Тогда Ломоносов пешком добрался до Лейпцига, а оттуда ушел в любезный его сердцу Марбург. Там, в июне 1740 года, он обвенчался с Елизаветой Цильх – дочерью пивовара, своего домохозяина. Скоро у него родилась дочь Екатерина-Елизавета.
Казалось, жизнь начинает обретать какие-то определенные рамки, но однажды, по уже сложившейся привычке, Ломоносов вновь, никому не сказавшись, вышел со двора и отправился в Голландию. Недалеко от Дюссельдорфа, польстившись на рост и силу странствующего студента, его пытались завербовать в гвардию прусские офицеры. Любившего крепкое вино Ломоносова даже доставили в крепость Вессель, но, проспавшись, он сбежал из крепости, преодолев для этого крепостные сооружения и заполненный водою широкий ров.
Так достиг он вестфальской границы, а затем Амстердама.
Только в июне 1741 года, после почти пятилетнего пребывания за границей, Ломоносов вернулся в Россию. В Петербурге поначалу он выполнял разные поручения: составлял каталог минералов Кунсткамеры, занимался переводами для газет. Но в январе 1742 года, после рассмотрения Конференцией Академии наук поданных им диссертаций (одна из них сохранилась – «Рассуждение о зажигательном катоптрикодиоптрическом инструменте»), он был назначен адъюнктом Академии по физическому классу, а в августе 1745 года – профессором (академиком) химии.