Ломоносов заботился о широком распространении географических знаний. В ноябре 1763 года он сообщил Академической канцелярии, что намерен «для общего употребления и пользы» приступить к изготовлению на свой счет глобусов «на российском языке» и что им уже изобретены новые «способы к деланию шаров».
«География, которая всея Вселенныя обширность единому взгляду подвергает», как выразился Ломоносов в своем «Похвальном Слове Елизавете» (1749 году), немыслима для него без картографии. Главнейшей его заботой в Географическом департаменте было собирание материалов для нового Большого Атласа Российской империи, который должен был во всех отношениях превосходить академический Атлас 1745 года. Старый Атлас, насчитывал всего девятнадцать специальных карт, а в новом предполагалось дать шестьдесят-семьдесят.
Несмотря на все трудности и препятствия, Ломоносову удалось в 1763 году подготовить в Географическом департаменте девять новых специальных карт, содержащих значительно более подробные и точные указания сравнительно со всеми предшествовавшими. Часть из них была посвящена северо-западным районам России, в особенности местностям, окружавшим Петербург и Финский залив. На других впервые были уточнены и показаны очертания северного побережья Восточной Сибири, обозначено течение великих сибирских рек. Новые карты подводили итог географическому изучению России за всю первую половину XVIII века. Однако ни одна из них не была выпущена в свет при жизни Ломоносова, и печатание их затянулось до 1773 года.
Чтобы обеспечить полноту и точность нового атласа, Ломоносов проектирует три специальные астрономические и топографические экспедиции. Каждая должна была пройти 6 тысяч верст в Европейской части России, употребив на это от полутора до двух лет. Исследование Сибири откладывалось на будущее.
Ломоносов сам подбирает участников экспедиции, разрабатывает маршруты, составляет смету. Руководителями экспедиций он намечает Красильникова, Попова и Шмидта. 24 сентября 1760 года он предложил свой проект на обсуждение в Географический департамент. Все участники обсуждения утвердили проект. Только Миллер представил несколько глубокомысленных замечаний, что «прежде как учредить такие экспедиции, которые немалой суммы требовать будут, надлежит знать, кто такие в каждый путь отправлены быть имеют, что им на оных путях делать, может ли каждый из них по тому исполнение чинить» и т. д. Вслед за этими рассуждениями Никита Попов твердым почерком приписал: «Дух празднословия не даждь ми».
Сенат изъявил согласие на отправку экспедиций и отпустил средства, но покуда посылали за санкцией к президенту Разумовскому на Украину и покуда Тауберт «спешил» с приобретением необходимых инструментов, дело успело заглохнуть. Собранные для участия в экспедиции геодезисты, «соскучившись дожиданием», разбрелись кто куда. Однако, невзирая на все препятствия и проволочки, работа над новым атласом шла полным ходом. В Географическом департаменте накопилось очень много материалов, которые позволяли готовить карты отдельных районов. Уже 18 октября 1759 года Ломоносов писал К. Разумовскому: «Сочиняются в Географическом департаменте новые карты в большом формате, Перьвая особливая карта Санктпетербургской губернии, потом Лифляндии и Эстляндии, так же и Новгородской губернии, что производится из имеющихся в Географическом архиве документов».
Ломоносов не ограничивался только наличными картографическими материалами. Он ставил перед составителями атласа новые задачи. Еще Кирилов считал необходимым присоединять к географическому атласу исторические и этнографические очерки. Ломоносов же прямо включал в программу атласа, что он должен быть снабжен «политическим и экономическим описанием всея Империи». Атлас, по мысли Ломоносова, должен отразить состояние промышленности и торговли, указывать на потребности рынка, отметить все пути сообщения и, наконец, давать сведения о природных богатствах страны. Эти сведения должны были найти отражение не только на самих картах, но и войти в подробное описание страны, приложенное к атласу. Такое описание, как подчеркивал Ломоносов в своем доношении сенату 23 октября 1760 года, должно было служить «к удовольствию любопытства здешних до знания своего отечества охотников» или «внешних географии любителей», а также быть нужным и полезным для «всех правлений и присутственных мест в государстве», «чтобы знать внутренние избытки, сообщения кои действительно есть, кои вновь учреждены, либо в лучшее состояние приведены быть могут, и чтоб вдруг видеть можно было, где что взять, ежели надобность потребует».
Ломоносов выдвигал мысль о необходимости статистическо-географического изучения России в целях планирования экономических мероприятий и учета хозяйственных ресурсов, то есть государственного руководства экономикой страны. Атлас Ломоносова должен был стать действительным орудием для дальнейшего подъема производительных сил страны. Ломоносов впервые ставил во всей широте вопрос о связи географических и экономических исследований, разрабатывал задачи и проблемы экономической географии» Необходимо отметить, что и само понятие «экономическая география» было впервые введено в научный обиход Ломоносовым и отражало его общий взгляд на взаимную связь наук.
Составление нового атласа становилось для Ломоносова делом, вокруг которого должно было развернуться экономическое изучение России. Он обращается в Камер-коллегию за сведениями о населенных пунктах согласно ревизии 1742 года, дабы узнать, «сколько в каком селе и деревне числом душ», чтобы установить величину деревень и «в атласе не поставить бы деревни, в коей, например, десять душ, выкинув соответственную той же деревню, где несколько сот душ, что знающим тех мест, обывателям по правде смешно показаться должно, а всех деревень больших и малых во многих местах на атласе уместить невозможно». Он обращается также в Святейший синод, «чтобы истребовать реестр и краткое описание монастырей во всей России, так же и церквей по всем городам и селам».
Летом 1759 года Ломоносов разрабатывает анкетный метод статистико-экономического обследования России и входит в сенат с ходатайством о разрешении разослать составленный им вопросник по всем областям, страны. Он рассчитывает таким путем получить надежные данные о городах и селах: чем город огражден, «каменною стеною или деревянною, или земляным валом, палисадником или рвами», «на какой реке или озере город построен, и на которой стороне по компасу, или по реке вниз, на обеих берегах или на островах». Он справляется о фабриках и рудных заводах, промыслах и ремеслах, о водяных мельницах и солеварнях, «где есть усолья, сколько солеварен, и по многу ли черенов, где есть озерная или морская самосадка, либо горная соль, где есть старые оставленные усолья», собирает сведения о торговле по городам и селам, когда и где бывают ярмарки, есть ли в городах гостиные дворы «и откуда больше и с какими товарами приезжают, и который день в недели торговый».
