В Россию Ломоносов вернулся в 1741 году и стал адъюнктом Петербургской академии наук, а в 1745-м – профессором химии, академиком. В 1760 году избран иностранным членом Шведской королевской академии наук, в 1763-м – почётным членом Императорской Академии трёх знатнейших художеств, а в 1764 году – Академии наук Болонского института.
Умер от простуды и «ножной болезни» (полиартрита) 4 (15 по новому стилю) апреля 1765 года. Проводить великого учёного вышел почти весь мыслящий Петербург. Похоронен Ломоносов 8 (19) апреля на Лазаревском кладбище Александро-Невской лавры. На могиле его другом, бывшим канцлером, графом М. Т. Воронцовым поставлен памятник итальянского (каррарского) мрамора с эпитафией искусствоведа и гравёра академика Я. Я. Штелина[40].
В 1855 году, когда отмечалось 100-летие основания Московского университета, всю Россию облетели ставшие крылатыми некрасовские строки из стихотворения «Школьник»:
Скоро сам узнаешь в школе.
Как архангельский мужик,
По своей и Божьей воле,
Стал разумен и велик…
У Михаила Васильевича и Елизаветы Андреевны было шестеро детей: сын Иван (родился и умер в Марбурге в 1742 году), со смертью которого род Ломоносова пресёкся по мужской линии, дочери Екатерина-Елизавета (1739 – после 1743), Елена (1749–1772), Софья (?-?) и двое неизвестных младенцев.
Потомство Ломоносова пошло от дочери Елены, вышедшей замуж за ученика Ломоносова, библиотекаря Екатерины II Алексея Алексеевича Константинова (1728–1808): Волконские, Орловы, Раевские, графы Ностиц, Толстые, Толстые-Милославские, Шиловы, князья Карловы, Киселёвы, Котляревские, Кочубеи, Уваровы, Яшвиль, герцоги Мекленбургских, принцы Изенбургских и многие другие. Они состояли в родстве с эрцгерцогами Австрийскими из рода Габсбургов, с королями Египта, с потомками светлейшего князя А. Д. Меншикова, полководцев А. В. Суворова и М. И. Кутузова, реформатора П. А. Столыпина. Это дворянская или аристократическая ветвь рода Ломоносовых[41].
Сводная сестра Ломоносова Мария Васильевна родилась в деревне Мишанинской, вскоре потеряла мать. Неизвестно, кто помогал отцу растить девочку. Возможно, Василий Дорофеевич взял для неё няньку или кормилицу. В 1740 году, перед уходом в море, отец распродал имущество: дом и двор с хозяйственными постройками, земельный надел (пашню и покосы). Перед этим отправил восьмилетнюю Машу Ломоносову в матигорскую деревню Осиновый Бор в большую семью тестя, Машиного деда Семёна Корельского. Может быть, он делал это ранее. В 1745 году Семён (отчество неизвестно) был ещё жив, что подтверждает сохранившаяся в областном государственном архиве ревизская сказка