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. Хлопоты Гмелина об отставке были безуспешными. 27 января 1747 года истёк срок его контракта, и Гмелин был освобождён от должности профессора химии, ранее уже занятой Ломоносовым. Впрочем, 1 июля того же года Гмелин заключил новый контракт с Академией сроком на пять лет и опять был принят на службу профессором ботаники. В контракте оговаривалось право Гмелина на годичный отпуск, которым он тут же и воспользовался, выехав на время отпуска в свой родной город Тюбинген.
Ломоносов и Миллер в июле 1747 года подписали поручительство за Гмелина, и тот уехал в Германию (на год, как все полагали), взяв с собою материалы, собранные в экспедиции, чтобы продолжить работу над своим фундаментальным трудом «Флора Сибири, или История сибирских растений».
Поручители писали: «Мы, ниже подписавшиеся, сим ручаемся, что г. доктор Гмелин, по учинённому в Канцелярии Академии наук письменному обещанию, касающемуся до его возвращения и до учёных сочинений, во всём исполнять будет и обещаемся, если он против чаяния поступит или назад не возвратится после поданного ему срока, выданные ему деньги 215 рублей, да половинное жалованье, которое впредь будет произведено будет по контракту за морем, 500 рублей, всего 715 рублей, заплатить и данные ему дела и рисунки поставить паки в Академию без всякого отлагательс
