Убедившись в первый год работы в лаборатории в том, что получение окрашенных стекол — задача вполне разрешимая, М. В. Ломоносов 19 января 1750 г. подал президенту Академии рапорт, в котором изложил программу своих экспериментальных работ:

«1. По построении под моим смотрением Химической лаборатории в Ботаническом огороде старался я как в конце 1748 года, так и в генваръской трети минувшего 1749 года удовольствовать оную нужными материалами, посудою и инструментами, а в следующие две трети, во-первых, заготовлял разные спирты и другие простые продукты, а потом предпринял опыты, для которых химические лаборатории при Академиях бывают.

2.                  По регламенту  Академии  наук  профессорам  должно не меньше  стараться  о  действительной  пользе  отечеству, а особливо о приращениях художеств, нежели о теоретических рассуждениях; а сие больше всех касается до тех, которые соединены с практикою, каково есть химическое искусство. Того ради за благо я рассудил, во-первых, изыскивать такие вещи, которые художникам нужны, а выписывают их из других краев и для того покупают дорогою ценою. И так в конце прошлого года и по осень искал я способов как делать лазорь берлинскую...

3.                  Стекла разных цветов употребляют в финифть и в финифтяную живопись, на малевание фарфоровой и финифтяной посуды, на мусию и на другие украшения, и сверх того из таких стекол можно делать немалые плиты разных цветов наподобие аспида и мрамора; для того прилагаю я возможное старание, чтобы делать стекло разных цветов, которые бы к помянутым художествам годны были и в том имею нарочитые прогрессы. При всех сих практических опытах записываю и те обстоятельства, которые подлежат до химической теории».

В конце апреля М. В. Ломоносов подает в академическую канцелярию рапорт о своей работе за первую треть 1750 г.: «В нынешней генварьской трети, а особливо минувшего марта и сего апреля месяца деланы в Химической лаборатории многие пробы для мозаических и других крашенных стекол, также и для фарфору, на что полученное в оную уголье все изошло, ибо кули так малы, что в два часа в печи, которая длиною и шириною в поларшина, сгорает по шести и по осьми кулей». Во времена Ломоносова лабораторные печи отапливались древесным углем. Экспериментатор должен был уметь поднять температуру до заданной степени нагрева, которая определялась визуально по цвету каления нагретых в печи предметов, а затем поддерживать эту температуру на одном уровне.

М. В. Ломоносов не был, конечно, первооткрывателем техники изготовления окрашенных стекол. До него в европейских странах и в самой России работало немало талантливых экспериментаторов, добившихся в этом направлении значительных результатов. Однако никто до Ломоносова не проводил исследования с такой широтой, так систематично и последовательно, применяя всю доступную лабораторную технику и опираясь на последние достижения химии. Ознакомление с записями ученого в его лабораторном журнале показывает, что при изготовлении окрашенных стекол он пользовался числом исходных веществ, в 3—5 раз большим, чем современные ему исследователи. М. В, Ломоносов сам занимался изготовлением всевозможных «осадков», которые вводил в состав шихты, чтобы установить влияние различных компонентов на окраску стекла. Он изучал влияние температуры, содержания окрашивающих добавок, способов их введения в состав шихты, роль последующего отжига приготовленного стекла. М. В. Ломоносов был первым, кто привнес в область стеклоделия научный метод исследования. Именно научный подход к постановке экспериментов позволил ему успешно разрешить многие проблемы, относящиеся к технологии окрашенных стекол.  Например,  Ломоносову  удалось разгадать секрет «золотого рубина». После смерти Иоганна Кункеля, владевшего этим секретом, способ получения «золотого рубина» был заново открыт в западноевропейских странах лишь в 40-х годах XIX в,. Меняя дозировку минерального пурпура,  вводя  различные  дополнительные  компоненты   в разных сочетаниях и количествах, меняя условия нагревания и температуру, М. В. Ломоносов получил золотые рубиновые стекла самых разнообразных оттенков, в зависимости от степени дисперсности коллоидных частиц золота в стекле.

Некоторые из своих наблюдений М. В. Ломоносов обобщил в «Курсе истинной физической химии». Так, в главе IV этого курса он дал глубокие опредления многим химическим процессам, в том числе относящимся к технологии стекла. Он пояснил, например, что следует понимать под остекловыванием: «Остекловывание происходит, когда тело в виде порошка силою огня сплавляется через ожижение в блестящее твердое тело, которое при накаливании размягчается и может вытягиваться в нити... При помощи этой операции многие разнородные смешанные тела сочетаются прочной связью». Характеризуя стекло как вещество, способное вытягиваться в нити, Ломоносов тем самым отмечает два наиболее типичных его свойства: гомогенность и высокую вязкость. Говоря об операции отжига, ученый пишет: «Отжиг происходит, когда тело, переведенное в состояние стекла или камня, подвергается длительному действию несколько меньшей степени жара, чем потребная для его накаливания, и постепенно охлаждается, чтобы обеспечить равномерное сцепление частей и уменьшить хрупкость. Кроме того, при помощи этой операции многое производится, не без приятного зрелища, для получения окрашенных стекол».

М. В. Ломоносов очень увлеченно работал над изготовлением окрашенных стекол и в 1749—1751 гг. отдавал этому занятию большую часть времени. В августе 1750 г. ученый писал И. И. Шувалову:

Как взглянешь на поля, как взглянешь на плоды,
Воспомяни, что мой покоя дух не знает,
Воспомяни мое раченье и труды...
Меж стен и при огне лишь только обращаюсь,
Отрада вся, когда о лете я пишу;
О лете я пишу, а им не наслаждаюсь,
И радости в одном мечтании ищу.

Намеченная М. В. Ломоносовым программа работ по изготовлению различных красителей и исследованию условий получения цветных стекол была в основном завершена ко второй половине 1752 г. За это время он сделал более 2 тыс. опытных плавок. Всего же за свою жизнь ученый выполнил свыше 4 тыс. экспериментов, связанных с технологией силикатных материалов.
Как только стали известны успехи М. В. Ломоносова в деле изготовления окрашенных стекол, государственный стекольный завод обратился в Академию наук с просьбой разрешить прислать к Ломоносову для обучения заводского мастера.. Ученый согласился, и в начале 1752 г. к нему был командирован ученик «Канцелярии архитектуры» Петр Дружинин. Примерно за год он освоил технику изготовления цветных стекол, и его направили работать на завод. Благодаря приобретенным знаниям П. Дружинин занял там руководящее положение; вскоре администрация завода отказалась от услуг мастера-немца на том основании, что он «противу российских мастеров в знании никакого лучшего преимущества не имеет и без него обойтись весьма можно».

Достижения М. В. Ломоносова в деле изготовления окрашенных стекол были настолько значительны, что он счел возможным сообщить о своих успехах Эйлеру. Он написал, что в течение трех лет проводил физико-химические испытания для разработки учения о цветах и что труд его оказался не бесплодным: различные растворения и осаждения минералов, до трех тысяч опытов, сделанных для воспроизведения разных цветов в стеклах, дали достаточные основания для построения «истинной теории цветов» и позволили ему приняться за мозаику. В ответном письме (март 1754 г.) Л. Эйлер написал: «Как я всегда удивлялся счастливому твоему остроумию, которым в толь разных науках превосходствуешь... Достойное Вас дело есть, что Вы стеклу все возможные цветы дать можете. Здешние химики сие изобретение за превеликое дело почитают». Теория цветов была изложена Ломоносовым 1 июля 1756 г. в его речи на публичном собрании Академии наук: «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее».

Исследования М. В. Ломоносова в области получения фарфора хотя и были успешными, но, по-видимому, не имели продолжения. Ученый занимался также получением оптического стекла, однако до нас дошла очень ограниченная информация об этих его работах.