Площадь находится на набережной реки Фонтанки, в историческом центре города. Она является предмостной площадью моста Ломоносова. К площади сходятся: набережная реки Фонтанки, улица Зодчего Росси, улица Ломоносова, Торговый переулок.
С 1836 и до 1891 года площадь называлась Чернышёвской по фамилии землевладельцев графов Чернышёвых — сначала денщика Петра I, во времена Анны Иоанновны — сенатора генерал-аншефа Григория Петровича Чернышёва, а затем его сына, графа Ивана Григорьевича Чернышёва. С 1844 года появилось название Чернышёва площадь, которое сохранялось до 1948 года. 23 августа 1948 года площадь была переименована в честь М. В. Ломоносова. При этом сквер, устроенный в центре площади в 1876 году, с 1881 года назывался Ломоноcовским[1][2].
В начале XVIII века происходил процесс сосредоточения важнейших по своему значению и по масштабам архитектурных сооружений на берегах Невы и в ближайших к Неве кварталах. Будущая площадь Ломоносова была городской окраиной, до середины столетия это место занимала усадьба Аничкова дворца.
К середине XVIII века назрела необходимость приведения в порядок отдельных районов города. Архитектору К. И. Росси была поручена перепланировка усадьбы Аничкова дворца (к середине XVIII века это была территория от реки Фонтанки до Садовой улицы по Невскому проспекту) и прилегающей к ней территории между Невским проспектом и Чернышёвым переулком (современная улица Ломоносова).
В 1816 году Александр I поручил председателю Комитета строений и гидравлических работ А. Бетанкуру реконструировать усадьбу Аничкова дворца[3]. К проектированию привлекли архитекторов А. К. Модюи и К. И. Росси, состоявших на службе в Комитете строений. Оба зодчих представили свои варианты реконструкции усадьбы Аничкова дворца вместе с полной перепланировкой всей окружающей территории от Аничкова дворца до Садовой улицы. Александр I утвердил проект реконструкции представленный А. Модюи.
По свидетельству Ф. Вигеля, по рисункам Модюи устроена площадь со сквером перед Аничковым дворцом, с Александрийским театром (Площадь Островского), пробита улица до Чернышова моста (Улица Зодчего Росси)[4]. Однако Модюи не пришлось реализовать свой проект, как писал Ф. Вигель: «Все это начато и окончено без него и даже после него»[4]. Реализация предложенного Модюи плана реконструкции была поручена К. Росси.