За предыдущие 10 лет он объехал всю Европу, рекламируя свои идеи. Его мысли о новых принципах систематики обогащены блистательным Германом Бургавом (1668–1738), первым признавший гениальность молодого шведа. В Голландии он ознакомился с огромными коллекциями живых растений, собранных бургомистром Амстердама Клифортом (1685–1760). Во Франции — с гербарием, собранным Турнефором (1656–1708) в Малой Азии и великолепными коллекциями Трианонского ботанического сада Бернара Жусье (1699–1776) в Париже. В Англии он полемизировал с первыми британскими ботаниками Слоаном (1660–1753) и Диллениусом (1687–1747).

После длительного путешествия Гмелин вернулся в Академию, но оказалось, что его место профессора химии и минералогии уже занято. Его преемником стал Михайло Ломоносов. Новый академик не отличался изысканностью манер и, мягко говоря, недолюбливал большинство своих коллег по Академии, особенно немецкого происхождения. Ко времени приезда Гмелина из Великой Сибирской экспедиции яркий талант Ломоносова уже раскрылся и заблистал всеми гранями. За время отсутствия Гмелина он сделал химическую лабораторию, где проводил опыты и занятия. Уже одного этого дела достаточно, чтобы увидеть, что профессором химии он стал и по призванию, и по праву. Между старым и вновь назначенным профессором химии хорошие отношения установились довольно скоро. Гмелин, уступив кафедру химии, мог «отъехать в отечество» со спокойной душою за состояние дел, а Ломоносов ценил Гмелина как специалиста и труженика.

Очевидно, близость отношений с Ломоносовым позволили Гмелину в июле 1747 года обратиться к нему с просьбой о поручительстве, которое состояло в том, что, если он, Гмелин, выехав из России на год, не вернётся к указанному сроку, то Ломоносов вместе с Миллером должны будут выплатить Академии деньги, полученные Гмелином при отъезде в сумме 715 рублей. Дело в том, что ещё с 1744 года Гмелин хлопотал о своём увольнении из Академии наук, объясняя его причины плохим состоянием здоровья, подорванного в Сибирской экспедиции.