Von Juli 1739 bis Mai 1740 setzte Lomonossow sein Studium in Freiberg fort, v. a. bei Bergrat Johann Friedrich Henckel, der als renommierter Arzt, Mineraloge, Chemiker und Metallurge internationale Reputation als Lehrer und Forscher genoss. Sein Labor in der heutigen Fischerstraße sowie eine ansehnliche Mineraliensammlung standen für die praktische Ausbildung in Chemie, Mineralogie und im Experimentieren zur Verfügung. Damit nicht ge-nug, denn das Henckelsche Lehrprogramm umfasste auch Exkursionen und Untertagearbeit in Gruben des Freiberger Umlands.

Während die Bergstadt mit ihrer Jahrhunderte währenden reichen Geschichte und vielfältigen Erfahrungen auf dem Gebiet des Berg- und Hüttenwesens ein optimales Ausbildungsumfeld bot, erwiesen sich die allgemeinen Studienbedingungen jedoch als unzureichend. Grund dafür waren die äußerst beschränkten finanziellen Mittel, über deren Verwendung ausschließlich Henckel zu entscheiden hatte und die zu erheblichen Diskrepanzen führten. Auseinandersetzungen, auch fachlicher Art, blieben deshalb nicht aus und führten schließlich dazu, dass der energische Lomonossow noch vor Beendigung der vorgesehenen Ausbildungszeit im Mai 1740 mit leeren Taschen abrupt Freiberg verließ. Mit Zwischenstation in Marburg, wo er im Juni 1740 Elisabeth Zillich heiratete, gelangte er im Juni 1741 wieder nach St. Petersburg. Hier begann schließlich, nicht zuletzt durch seine Berufung als Professor für Chemie (1745), der bemerkenswerte Aufstieg zu einem der führenden russischen Gelehrten im Zeitalter der Aufklärung.

Im Rückblick auf seine wissenschaftliche Karriere wusste Lomonossow seine Freiberger Zeit wohl zu würdigen, bezeichnete seinen Lehrer als „den berühmten Henkel“, der ein „vortrefflicher Gelehrter“ gewesen sei. Vor allem jedoch verarbeitete er die vielfältigen Erkenntnisse in seinen zahlreichen Schriften zum Montanwesen und betonte dabei stets aufs Neue die Wichtigkeit des Leibnizschen Grundsatzes theoria cum praxi. Besonders betrifft dies die Schrift Erste Grundlagen der Metallurgie oder des Erzbergbaus (1763); hierin finden sich nicht nur zahlreiche Hinweise auf den sächsischen Bergbau, sondern auch Belege dafür, dass Lomonossow ausgiebig Gelegenheit nahm, die einschlägige Literatur zu verarbeiten – so z. B. Georgius Agricolas De re metallica libri XII (1556), aber auch Bücher von Georg Engelhard Löhneyß oder Balthasar Rößler, aus denen er zahlreiche Abbildungen entnommen und verarbeitet hat.