В 1902 году ординарный профессор Киевского политехнического института Ломоносов тайно вступает в Боевую техническую организацию при ЦК РСДРП, руководимую видным большевиком Леонидом Красиным. В годы первой русской революции боевая группа Красина формировала и обучала членов рабочих дружин, снабжала их оружием и боеприпасами. В 1907 году кандидатура Ломоносова как левого кандидата от Киева даже обсуждалась на выборах во 2-ю Государственную думу. Занимаясь нелегальной большевистской деятельностью под разными псевдонимами, Ломоносов параллельно защитил в Киевском политехническом институте докторскую диссертацию по динамике локомотивов и удостоился профессорского звания.
Когда же с первой русской революцией не вышло и наступило время реакции, Юрий Владимирович из бунтовщика снова превратился в сановника. Он занял довольно высокий пост начальника тяги сначала Екатерининской, а затем Ташкентской железной дороги.
Февральская революция 1917 года застала Юрия Владимировича в нужном месте — в Петрограде, на должности члена инженерного совета МПС. И тут начинается самый интересный и загадочный период его жизни. Был ли он масоном, подобно ключевым фигурам новой буржуазно-демократической власти, неизвестно. Но именно Ломоносова позвал себе в помощники комиссар Временного комитета Государственной думы Александр Бубликов, захвативший 28 февраля с отрядом солдат Министерство путей сообщения.
В дальнейших трагических событиях Ломоносов сыграл важнейшую роль. Он смог задержать движение императорского поезда в Царское Село, а затем направил его в западню — во Псков. Позже Ломоносов не допустил прибытие в Петроград верных царю воинских частей, посланных для подавления беспорядков. А когда у Александра Гучкова на вокзале едва не отобрали привезённое из Пскова отречение Николая II, спас эту бумагу, а затем организовал типографскую печать акта об отречении.
Временное правительство щедро отблагодарило профессора. В ранге товарища (заместителя) министра путей сообщения он был направлен в Америку — руководить Русской железнодорожной миссией, которая координировала исполнение заказов на производство паровозов и вагонов.
Ломоносов распоряжался огромными суммами. Помимо банальных «откатов» и «распилов», он устраивал собственные рекламные кампании и помпезные приёмы для фабрикантов и политиков. Несмотря на незнание языка, профессор так сумел себя поставить, что вскоре о самоуверенном русском дельце заговорила вся Америка.