В дореволюционной России профессора Московского университета много сделали для укрепления связи науки и практики. Университетские ученые писали учебники для школ. Немало воспитанников университета работали учителями, представляя собой наиболее квалифицированную часть русского учительства.
По инициативе и при содействии университета во второй половине XIX–начале XX века возникли известные московские музеи: Политехнический, Исторический, Зоологический, Антропологии, Изящных искусств (ныне Музей изобразительных искусств им. А.С. Пушкина); были открыты Ботанический сад и Зоологический сад (Московский зоопарк).
Устав 1863 года, открывший новые возможности для развития отечественного просвещения и науки, просуществовал лишь до 1884 года. После убийства в 1881 году народовольцами царя Александра II правительство возобновило наступление на университетскую автономию, усилило контроль над преподаванием. Тем не менее, университет сохранил себя как один из центров передового научного знания и духовной жизни России. С университетом связаны имена выдающихся русских мыслителей конца XIX–начала XX века: В.С. Соловьева, В.В. Розанова, Е.Н. и С.Н. Трубецких, С.Н. Булгакова, П.А. Флоренского. Студенты и профессора откликались на самые злободневные проблемы российской действительности. В университете учились или преподавали известные деятели ведущих политических партий России.
Студенты Московского университета были в первых рядах борцов за свободу в революции 1905–1907 гг. На сходке 9 сентября 1905 года студентами была принята резолюция, требовавшая свержения самодержавия и превращения России в демократическую республику.
Подъем революционного движения накануне Первой мировой войны также затронул Московский университет. В 1911 году в знак протеста против незаконного увольнения ряда профессоров и нарушения университетской автономии его стены демонстративно покинули более 130 профессоров и преподавателей. Среди них — ученые с мировым именем: К.А. Тимирязев, П.Н. Лебедев, Н.Д. Зелинский, Н.А. Умов, С.А. Чаплыгин, В.И. Вернадский, В.И. Пичета и др. Правительство ответило исключением из университета более тысячи студентов, арестами и высылкой из Москвы революционно настроенных учащихся. Резко сократилось число студентов и в связи с начавшейся в 1914 году Первой мировой войной.
Несмотря на многочисленные трудности, Московский университет за первые 150 лет своего существования внес огромный вклад в развитие российской науки и культуры. В XIX–начале XX века здесь работали крупнейшие ученые — представители русских научных школ математиков и механиков Н.Д. Брашмана, Н.Е. Жуковского, Н.В. Бугаева, С.А. Чаплыгина; физиков и астрономов А.Г. Столетова, Ф.А. Бредихина, А.А. Белопольского, Н.А. Умова, П.Н. Лебедева, П.К. Штернберга; химиков В.В. Марковникова, В.Ф. Лугинина, И.А. Каблукова, Н.Д. Зелинского; биологов и почвоведов — К.Ф. Рулье, А.И. Филомафитского, И.М. Сеченова, К.А. Тимирязева, А.Н. Северцова, М.А. Мензбира, А.Н. Сабанина, Д.Н. Прянишникова; медиков М.Я. Мудрова, Ф.И. Иноземцева, Н.В. Склифосовского, Г.А. Захарьина, А.А. Остроумова, Н.В. Филатова, Ф.Ф. Эрисмана, В.Ф. Снегирева; географа и антрополога Д.Н. Анучина; геологов Г.Е. Щуровского, В.О. Ковалевского, А.П. Павлова; геохимика В.И. Вернадского; историков Т.Н. Грановского, Н.И. Надеждина, М.Т. Каченовского, М.П. Погодина, И.Д. Беляева, С.М. Соловьева, В.О. Ключевского, В.И. Герье, Н.А. Рожкова, М.Н. Покровского, Ю.В. Готье; филологов Н.С. Тихонравова, Ф.И. Буслаева, Н.И. Стороженко, Ф.Ф. Фортунатова, Ф.Е. Корша, В.Ф. Миллера, С.К. Шамбинаго, М.Н. Сперанского, М.М. Покровского, В.Н. Щепкина; юристов Б.Н. Чичерина, К.Д. Кавелина, М.М. Ковалевского, П.И. Новгородцева; экономистов И.К. Бабста, А.И. Чупрова, И.И. Янжула; философов Е.Н. и С.Н. Трубецких и др.
Пронесшийся над Россией революционный вихрь 1917 года оставил противоречивый след в судьбе высшей школы. С одной стороны, произошла ее глубокая демократизация. Отменялась плата за обучение, студенты обеспечивались государственными стипендиями. С 1919 года университет полностью был переведен на государственное финансирование. Для того чтобы выходцы из рабочих и крестьянских семей смогли получить необходимую для поступления в вуз сумму знаний, при университете с 1919 года действовал подготовительный рабочий факультет (оставался в составе МГУ до 1936 г.). Преподавание в университете в первое послереволюционное десятилетие продолжали ученые с мировым именем: Д.Н. Анучин, Н.Е. Жуковский, Н.Д. Зелинский, А.Н. Северцов, К.А. Тимирязев, С.А. Чаплыгин и др.
Вместе с тем на университетской жизни тяжело отразился раскол общества в ходе революции. Часть студентов и известных ученых, не принявших новые политические порядки, была вынуждена покинуть Московский университет. Определенный ущерб причинили и реорганизации 20–30-х годов, затеянные в погоне за увеличением числа специалистов. Из университета были выведены медицинский, советского права и химический (временно) факультеты, а на их базе созданы самостоятельные вузы. В такие же вузы преобразовали геологическое, минералогическое и географическое отделения на естественных факультетах. На основе гуманитарных факультетов в 1931 году открылся Московский институт философии, литературы и истории, слившийся вновь с МГУ только спустя 10 лет. Были допущены перегибы и в организации учебного процесса: вводился «бригадно-лабораторный метод» обучения, отменявший лекции, отдававший проработку материала на самотек студенческим бригадам из 3–5 человек, индивидуальный экзамен заменялся коллективными отчетами бригад.
К счастью, этот период в жизни университета был непродолжительным. В 1932 году «бригадно-лабораторный» метод был отменен, вводились новые учебные программы, менялся режим работы в высшей школе. В 1934 году в университете были защищены первые за годы Советской власти кандидатские диссертации.
Не обошли стороной университет и трагические события общественной жизни 30–50-х годов. Идеологический и административный диктат со стороны властей препятствовал свободе творчества. Ограничивались контакты с зарубежными научными центрами. Многие ученые подверглись необоснованным репрессиям, целые направления исследований, особенно в общественных науках, филологии, кибернетике, биологии были свернуты.
Несмотря на эти тяжелые потери, университетская наука в целом достигла в 20–30-е годы значительных результатов. К 1941 году только на дневном отделении занималось около 5 тысяч студентов. Свыше 30 профессоров и научных сотрудников стали действительными членами АН СССР. Ученые университета разработали учебники для высшей и средней школы. В 1940 году, в дни празднования своего 185-летнего юбилея, университету было присвоено имя М.В. Ломоносова, которое он носит и поныне.
Великая Отечественная война 1941–1945 годов явилась тяжелым испытанием для нашей страны. Уже 25 июня 1941 года ушла на фронт первая группа студентов и сотрудников МГУ, в основном для пополнения командного и политического состава Красной армии. Добровольцами МГУ была укомплектована 8-я (Краснопресненская) дивизия народного ополчения. Она героически сражалась во время обороны Москвы.
С октября 1941 года университет находился в эвакуации, сначала в Ашхабаде, а с лета 1942 года — в Свердловске. В Москву университет вернулся только весной 1943 года, хотя занятия с оставшимися в столице студентами возобновились в феврале 1942 года после разгрома фашистских полчищ под Москвой.
За годы войны университет выпустил более 3 тысяч специалистов. Ученые МГУ своими научными достижениями внесли значительный вклад в дело обороны страны, развития ее экономики. Более 3 тысяч научных разработок было выполнено в МГУ за военное четырехлетие. В их числе совершенствование самолетостроения и управления морскими судами, обоснование теории точности артиллерийской стрельбы и стрельбы по площадям, обеспечение сигналов точного времени для всей страны, изобретение взрывчатых веществ. В медицинскую практику был введен тромбин — препарат, ускоряющий свертывание крови; были начаты работы по исследованию урана; геологи обнаружили в Средней Азии крупнейшие месторождения вольфрама, способствовали освоению «второго Баку»; географы обеспечивали Красную армию картографическим материалом и т. д. Большой вклад в укрепление морального духа армии и народа, обличение преступной сущности фашизма, пропаганду патриотических идеалов внесли ученые-гуманитарии. В документах Нюрнбергского и Токийского военных трибуналов, судивших фашистских преступников, нашли свое отражение разработки юристов МГУ, например, об индивидуальной уголовной ответственности бывших фашистских главарей.
Всего на фронтах войны сражалось более 5 тысяч университетских питомцев, свыше тысячи человек награждены в годы войны орденами и медалями СССР и стран антигитлеровской коалиции, а семь были удостоены звания Героя Советского Союза.
Не вернулись с войны около 3 тысяч студентов, аспирантов, профессоров, преподавателей и сотрудников МГУ. В их честь рядом с 1 учебным корпусом в 1975 году был открыт памятный знак и зажжен Вечный огонь Славы.