В теории познания Ломоносов придерживался материалистических принципов. Исходным началом знания он считал
чувственные восприятия, перерабатываемые затем разумом в понятия и идеи. Все изменения в органах чувств он объяснял воздействием на человека окружающих его предметов. Понятия, идеи отвлечены от действительности. «Идеями называются представления вещей или действий в уме нашем; например, мы имеем идею о часах, когда их самих или вид оных без них в уме изображаем; также имеем идею о движении, когда видим или на мысль приводим вещь, место свое беспрестанно переменяющую» (М. В. Ломоносов. Полное собрание сочинений, т. 7. М. — Л„ 1952, стр. 100). Самые идеи в свою очередь мыслитель делил на «простые» и «сложенные». Первые состоят из «одного представления» (например, «ночь»), вторые — «из двух или многих между собой соединенных» (например, ночью люди после трудов покоятся). Идеи, отвлеченные от реальной действительности, нельзя смешивать с мистическими идеями, почерпнутыми из разных кабалистических и им подобных учений.
Ломоносов не отрицал роли воображения в познании действительности, но советовал не увлекаться им, а согласовывать его с действительностью, с опытом. «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рожденных только воображением». Вместе с тем он видел ограниченность опытного знания, когда оно не подкрепляется рациональным обобщением, теоретическими выводами. «Те, кто, собираясь извлечь из опыта истины, не берут с собой ничего, кроме собственных чувств, по большей части должны остаться ни с чем, ибо они или не замечают лучшего и необходимейшего, или не умеют воспользоваться тем, что видят или постигают при помощи остальных чувств» (М. В. Ломоносов. Избранные философские произведения,
стр. 93.). Ломоносов придавал большое значение научным гипотезам, видя в них одно из средств познания законов мироздания. Гипотезы, доказывал он, «дозволены в философских предметах и даже представляют собой единственный путь, которым величайшие люди дошли до открытия самых важных истин (М. В. Ломоносов. Полное собрание сочинений, т. 3. М. — Л.,
1952, стр. 231))
Материалистическая философия Ломоносова, опиравшаяся на достижения естествознания, хотя в основе своей была еще механистической, тем не менее заключала в себе идею развития и явилась выдающимся достижением русской и мировой философской мысли XVIII в., оказала плодотворное влияние на последующее развитие философии и естествознания.