В декабре 1730 года 19-летний Михаил отправляется вместе с рыбным караваном из Холмогор в Москву. Путешествие в Москву выглядело как бегство, поскольку будущий учёный покинул дом ночью, тайно, ни с кем не простившись. Долгое время его считали беглым. Ломоносов взял с собой, помимо одежды (две рубахи и тулуп), лишь подаренные ему соседом «Грамматику» Смотрицкого и «Арифметику» Магницкого. Отправился он пешком, нагнав караван лишь на третий день и упросил рыбаков разрешить ему идти вместе с ними. Путешествие до Москвы заняло три недели, и в начале января 1731 года Ломоносов прибыл в Москву[22].

Чтобы поступить в «Спасские школы», то есть, в Славяно-греко-латинскую академию, Ломоносову пришлось подделать документы и выдать себя «за сына холмогорского дворянина».[31]

В письме И. И. Шувалову (10 мая 1753 года) он вспоминает обстоятельства своей жизни того времени и рассказывает о страстной тяге своей к учёбе, бедности («один алтын в день») и насмешках малолетних одноклассников[32][22].

Ломоносов зарекомендовал себя как прилежный ученик. В библиотеке Заиконоспасского монастыря он читал летописи, патристику и другиебогословские книги, — издания светского содержания и философские, и даже — физические и математические сочинения; «находимыя в оной книги утвердили его в языке славянском». Современные исследователи отмечают глубокое знакомство Ломоносова с самыми разными жанрами древнерусской литературы

В 1734 году Ломоносов отправляется в Киев, где на протяжении нескольких месяцев обучается в Киево-Могилянской академии, но, не найдя там совершенно материалов для физики и математики, он «прилежно перечитывал летописи и творения святых отцов»[22].