Музей уже 70 лет занимается научно-просветительской деятельностью, хранит, изучает и популяризирует памятники истории, а также материальной и духовной культуры. Основной фонд музея насчитывает 4859 единиц хранения, научно-вспомогательный, 5003 единицы, а книжный фонд библиотеки, 3038 единиц. Экспозиция музея дважды полностью обновлялась, вводились новые материалы и экспонаты, применялось современное музейное оборудование и технические средства.

Многие экспонаты были отреставрированы благодаря программам «Культура Русского Севера» и «Родина Ломоносова». В период 2008-2009 годов было восстановлено 32 предмета, а 9 находятся в процессе реставрации. Картина «Быт крестьянской семьи 18 века» художника А.Я. Румянцева, которая является ключевым экспонатом музея, вернулась из реставрационных мастерских им. Грабаря. Реставрации подверглись также корпус уникальных часов 1755 года, мебель 18-19 веков, предметы домашней утвари, головные уборы, книги и художественные картины. Макет химической лаборатории Ломоносова, любимый маленькими посетителями, также был обновлён.

Здание музея, построенное в 1892 году, окружено тремя пристройками, открытие которых было приурочено к юбилейным датам М.В. Ломоносова. К 290-летию ученого был открыт выставочный зал с двумя постоянными выставками: «Холмогорская резная кость» и «Картины северных художников». К 300-летию Михаила Васильевича открылся ещё один зал для временных выставок и конференц-зал, где проводятся мероприятия, посвящённые Ломоносову, и созданы условия для самостоятельного изучения его жизни и научного наследия. В этом же помещении разместились музейные фонды и библиотека.

На территории музея, в усадьбе Ломоносовых, произошли изменения: пруд отца Михаила Васильевича, Василия Дорофеевича, был расширен, берега укреплены камнем, в саду появились новые растения, а туристы могут отдохнуть в беседке.

За 70 лет музей посетили почти 650 тысяч человек, для которых было проведено более 18 тысяч экскурсий. Ежегодно, в дни проведения Ломоносовских чтений и дни памяти ученого, на его родину приезжает много гостей.

Историко-мемориальный музей Ломоносова имеет награды, почетные грамоты и дипломы. В 2005 году он стал лауреатом премии им. М.В. Ломоносова администрации Холмогорского района. Однако лучшей наградой для коллектива музея остаются прекрасные отзывы посетителей.