Не менее важным обстоятельством, умалявшим «охоту к учению», было отсутствие сносного помещения для университета и гимназии. Наемный дом на углу 15-й линии Васильевского острова и набережной Большой Невы, где с 1756 года располагались оба учебных заведения, находился, что называется, в аварийном состоянии. Инспектор гимназии академик Семен Кириллович Котельников (1723–1506), бывший ученик Ломоносова, 6 августа 1764 года подал в Академическую канцелярию «репорт», в котором об условиях занятий в означенном доме говорилось: «Учители в зимнее время дают лекции в классах, одевшись в шубу, разминаясь вдоль и поперек по классу, и ученики, не снабженные теплым платьем, не имея свободы встать с своих мест, дрогнут, отчего делается по всему телу обструкция и потом рождается короста и скорбут, которых ради болезней принуждены оставить хождение в классы». По настоянию Ломоносова, купленный Академией в апреле 1764 года дом на Тучковой набережной («дом Строгановых»), который предназначался Таубертом под типографию, был отдан под университет и гимназию (Тауберту Ломоносов советовал выселить из старых типографских помещений «людей, до Типографии не надобных и совсем для Академии излишних», и тем самым высвободить необходимое место).
Заботы Ломоносова о начальном и среднем образовании в России не ограничивались одною Петербургской гимназией. В ту пору, кроме Петербурга, гимназии были еще только в Москве и в Казани. Ломоносов вместе с Шуваловым планировал расширение их сети по всей России. В декабре 1760 года он составил и подписал указ Канцелярии Академии наук в Академическое собрание о представлении всеми профессорами заключений по вопросу об учреждении новых гимназий и школ. В нем всем академикам предлагалось указать, «в которых именно городах, и сколь великие те гимназии и школы, и в каком числе людей и учителей быть имеют, и на содержание их... какая сумма потребна», то есть высказать конкретные рекомендации, и, «сочиня штаты, подать в Правительствующий Сенат». Сбивчивые мнения некоторых академиков начали поступать только в марте 1761 года, затем они около трех месяцев пролежали в Канцелярии и лишь после этого были переданы Шувалову для представления в Сенат. При жизни Ломоносова это дело не двинулось с места.
Впрочем, ему самому хватало дел в Петербурге. Наряду с гимназией он был до конца своих дней озабочен тревожным положением дел и в университете Академии наук. Еще в 1747 году в Академическом регламенте было предписано составить для университета свой регламент, «который президентом сочинен быть должен по примеру европейских университетов». В 1748 году проект университетского регламента был представлен академиком Миллером, но не получил утверждения. В 1750 году Теплов при помощи Шумахера и Тауберта сочинил «Учреждение о Университете и Гимназии», которое хоть и было утверждено, но, по признанию самих авторов, «не составляло совершенного университетского регламента». Вопрос об уставном документе, по которому университет при Академии должен был стать университетом в полном смысле слова, поднимался еще и в 1755 и в 1756 годах, но решения и тогда не воспоследовало. Только с приходом Ломоносова в академическую канцелярию дело, похоже, стало подвигаться.
В июле 1759 года он представил на обсуждение академиков проект штата и регламента университета. Ломоносов предусматривал создание одиннадцати кафедр (вместо пяти по штату 1747 года и восьми по «учреждению» 1750 года). Кроме того, новым было для Академического университета деление на три факультета: юридический (с кафедрами: 1. универсального права, 2. российского права, 3. истории и политики), медицинский (с кафедрами: 1. химии, 2. ботаники, 3. анатомии) и философский (с кафедрами: 1. философии и истории литеральной, 2. физики, 3. математики, 4. красноречия и древностей, 5. ориентальных языков). Студенты разделялись на три «класса» (то есть курса). Вся эта структура, в общем, копирует структуру Московского университета (предложенную Ломоносовым в 1754 году). Но есть здесь и отличия: в Московском университете не было кафедр математики и восточных языков. Вообще русское право и восточные языки не были предусмотрены ни в 1747-м, ни в 1750-м, ни в 1754 годах. Иными словами, программа Петербургского университета, по мысли Ломоносова, должна была стать самой полной университетской программой в России.