Ведущая роль в исследованиях Атлантического океана в течение 10 лет, с 1957 по 1966 г., принадлежит НИС Морского гидрофизического института АН СССР (впоследствии АН УССР) "Михаил Ломоносов". Уже в первом рейсе в ноябре-декабре 1957 г. экспедицией на этом судне в северо-восточной части Атлантического океана было установлено, что в осенне-зимний период слой океана до 700 м состоит из хорошо перемешанных вод, приносимых Гольфстримом, а придонные слои заполнены холодными водами (с отрицательными температурами), формируемыми в Норвежском и Гренландском морях. Во всех последующих 17 рейсах "Михаила Ломоносова" в течение упомянутого выше десятилетия были получены крупные научные результаты, сделан ряд важных открытий. Среди них выявление взаимосвязи процессов, протекающих в водной среде Северной Атлантики, с циркуляцией атмосферы в Северном полушарии. Выполненный гидрологический разрез по меридиану 30° з.д. от Гренландии до южного тропика, пересекающий все важнейшие струи Атлантических течений, позволил получить новые данные о Гольфстриме, Антильском, Северо-Атлантическом, Экваториальном и Канарском течениях.
Обработка материалов, полученных в 1957-1959 гг. в период изучения центров действия атмосферы над Северной Атлантикой и ее взаимодействия с подстилающей поверхностью океанов, позволила сделать широкие обобщения, успешно используемые многими странами при составлении прогнозов, необходимых для обеспечения морского промысла и судоходства.
В 1960 г. НИС "Михаил Ломоносов" впервые произвел исследование Гольфстрима в зимний период. В Саргассовом море была измерена самая высокая прозрачность в Мировом океане - 64,5 м. Летом того же года вблизи западной границы Гвинейского залива обнаружено глубинное экваториальное противотечение, названное именем Ломоносова. Течение шириной около 300 км и скоростью 4 узла переносит 35 млн. м3 воды в секунду и является одной из основных составляющих циркуляции всего Атлантического океана. В 1962 г., работая вместе с судами Министерства рыбного хозяйства "Олснец" и "Звезда", экспедиция на НИС "Михаил Ломоносов" осуществила постановку буйковой станции на глубине 6800 м. Наблюденные скорости глубинных течений свидетельствуют о том, что для перемешивания глубинных вод с поверхностными в ряде случаев требуется существенно меньше 300 лет, как считалось ранее, то есть для захоронения радиоактивных отходов, период распада которых составляет примерно 150 лет, нельзя использовать районы больших глубин океана.
В 1963-1964 гг. "Михаил Ломоносов" принимал активное участие в международной экспедиции "Эквалант", в которой были выполнены магнитометрические съемки, наблюдения течений, химические и радио химические наблюдения. В 18-м рейсе НИС "Михаил Ломоносов" осуществил передачу по радио результатов наблюдений за течениями в береговой центр-Институт кибернетики АН Украины- для их обработки на ЭВМ "Днепр".
За 10-летний период экспедициями на НИС "Михаил Ломоносов" собран обширный материал наблюдений, который позволил изучить многие физико-химические и биологические процессы, происходящие в толще океана и в атмосфере. Среди научных руководителей экспедиций следует отметить ученых А.Г.Колесникова, Г.ГШономаренко, А.А.Иванова, В.А.Леднева, В.К.Агенорова, С.С.Войта, Н.К.Ханайченко, Б.А.Нелепо, А.П.Метапьникова. Участниками экспедиций были ученые и специалисты Института океанологии Академии наук, Института биологии южных морей, Института кибернетики, Государственного океанографического института, Всесоюзного научного института рыбного хозяйства и океанографии, Арктического и антарктического научно - исследовательского института, Ленинградского гидрометеорологического института, а также многие иностранные ученые.