Ломоносов внёс значительный вклад в развитие физической науки. Его активная творческая деятельность была посвящена самым актуальным в то время направлениям физики и, говоря современным научным языком, смежным с физикой областям: физической химии, геофизике, физике атмосферы, астрономии, физической минералогии, математической физике, биофизике, метрологии, гляциологии, физике северных сияний, физике «хвостов» комет. Среди наиболее значимых научных достижений Ломоносова в области физики является его атомно-корпускулярная теория строения вещества и материи. В рамках этих представлений он объяснил причины агрегатных состояний веществ (твёрдое, жидкое и газообразное состояния) и разработал теорию теплоты. Следует отметить, что в это время господствовал иной взгляд на природу теплоты, в основе которого лежало представление о «теплороде» – некой огненной материи, посредством которой распространяется и передаётся тепло. Ломоносов показал физическую несостоятельность теории теплорода и дал по сути современную молекулярно-кинетическую трактовку теории теплоты. В работе «О причине теплоты и стужи» он писал, что «теплота состоит в движении материи, которое движение хотя и не всегда чувствительно, однако подлинно в теплых телах есть (…). Сие движение есть внутреннее, то есть в теплых и горячих телах движутся нечувствительные частицы, из которых состоят самые тела». В этой же работе Ломоносов указал на возможность существования абсолютного нуля температуры, отмечая, что «должна существовать наибольшая и последняя степень холода, которая должна существовать в полном прекращении вращательного движения частиц».
