В начале 1736 года в числе нескольких лучших учеников Ломоносов был переведен в Университет при Петербургской академии наук. Академия в это время готовила несколько крупных экспедиций в Сибирь. Чрезвычайно нужны были для будущих исследований люди, хорошо сведущие в горном деле и знающие химию. По этой причине осенью того же года со студентами Дмитрием Виноградовым (будущим изобретателем русского фарфора) и Густавом Рейзером Ломоносов был отправлен за границу, где в течение трех лет обучался в Марбургском университете под руководством известного немецкого ученого Христиана Вольфа.
Вольф был талантливым преподавателем, он сразу оценил упорство и любознательность Ломоносова. В свою очередь Ломоносов с уважением отнесся к учителю, к его желанию научить воспитанников точным и нужным вещам, а не просто «аристотелиеву умению отвечать на любые, даже самые каверзные вопросы». Позже Ломоносов перевел на русский язык главный труд своего учителя - «Вольфианскую экспериментальную физику».
Получив в Марбурге достаточное представление о науках точных и гуманитарных, Ломоносов был отправлен во Фрейберг учиться горному делу у бергсрата И. Генкеля, с которым очень скоро разошелся во взглядах. «Он презирал всю разумную философию, - писал Ломоносов о Генкеле, - 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, окончательно разругавшись с бергсратом, Ломоносов, никому ничего не сказав, ушел налегке из Фрейберга, прихватив с собой только точные пробирные весы. Вполне возможно, что они ему не принадлежали. Нуждаясь в помощи, Ломоносов пытался разыскать русского посла в Саксонии Кейзерлинга, но это ему не удалось: посол часто переезжал из города в город.
Тогда Ломоносов пешком добрался до Лейпцига, а затем и до любезного его сердцу Марбурга. В июне 1740 года Ломоносов в Марбурге обвенчался с Елизаветой Цильх - дочерью своего домохозяина-пивовара. Этот брак Ломоносов долгое время держал в тайне, но через год у них родилась дочь Екатерина-Елизавета.
Однажды вечером, уже по сложившейся привычке, Ломоносов, опять никому ничего не сказав, вышел со двора и отправился пешком в Голландию. Недалеко от Дюссельдорфа, польстившись на рост и силу, его попытались завербовать в гвардию прусские вербовщики. Питавшего склонность к вину Ломоносова даже доставили в крепость Вессель, но ночью он осознал происходящее и сбежал из крепости, преодолев для этого крепостные сооружения и переплыв заполненный водой широкий ров. Так, наконец, он добрался до вестфальской границы, а затем и до Амстердама, выдавая себя в дороге за бедного саксонского студента.
