С декабря 1941г. в составе 63 отдельной разведывательной роты (ОРР) 33 стрелковой дивизии.

18 января 1942г. велась разведка в направлении г.Холм. В д.Долгие Нивы было уничтожено 7 гитлеровцев, из них 2 офицера. Захвачено 2 автомата нового образца, винтовки и документы.

22 января 1942г. разведрота совместно с истребительным отрядом дивизии занимали дорогу Локня- Холм в районе Максимово с задачей- не допустить отхода противника на запад и не дать резервам подойти к г.Холм. Ведя бой в хуторе Хворощино Анатолий Кузьмич вместе с красноармейцем Мартьяновым Николаем Анлреевичем огнем трофейного пулемета задержали наступление немецкого отряда, дав возможность роте оторваться от преследования.

27 января разведрота и истребительный отряд атаковали противника в районе д.Пронино. Враг оставил рощу и отошел к деревне. Вторая атака была отбита пулеметным огнем из деревни. ОРР потеряла 3 человек убитыми и 7 ранеными (в числе раненых командир ОРР старший лейтенант Бабанин Александр Афанасьевич).

28 января 1942г. рота выносила 5 тяжелораненых бойцов, разведчикам было необходимо пересечь большак и пройти д.Дуброво. Анатолий Кузьмич с красноармейцем Мартьяновым провел разведку, нашел тропу, по которой отряд вышел к своей части.

Приказом от 21 марта 1942г. заместитель политрука (старшина) Ломоносов награжден медалью «За отвагу».

13 июня группа разведчиков, в которую входил замполитрука Ломоносов, при переходе линии фронта в районе д.Чернецкая была отрезана от основного отряда. Пройдя по тылам противника около 50км, Анатолий Кузьмич вывел группу к с.Осиково.

04 июля 1942г. разведгруппа дивизии под командованием капитана Григорьева Григория Карповича и ст.лейтенанта Аврамова Бориса Михайловича в составе 70 человек разведчиков и истребителей вышла в глубокий тыл противника в район станции Локня. 09 июля 1942г. отряд зашел в тыл противника, уничтожил обоз с боеприпасами, конный взвод полиции, взорвал мост у д.Ямы, уничтожил до 76 солдат и офицеров противника, 3 взяли в плен. Отряд вернулся без потерь.

Представлен командиром 63 ОРР старшим лейтенантом Аврамовым Борисом Михайловичем к ордену Красной Звезды. Приказ о награждении от 13 сентября 1942г.

04 февраля 1943г. присвоено звание младший лейтенант. 07 февраля назначен командиром взвода ОРР.

05 февраля разведгруппа в количестве 40 человек под командованием старшины Ломоносова выступила в тыл противника в район Иванково 1-е с задачей- захватить контрольного пленного. 10 февраля к 14-00 группа находилась в районе колхоза «Гоголево». 14 февраля в районе Иванково 1-е при захвате двух пленных из 10 батареи 218 артиллерийского полка погибли разведчики: Болтунов Сергей Павлович, Федоров Николай Яковлевич, ранения получили 8 разведчиков (среди легко раненых- старшина Ломоносов). 15 февраля к 10-00 разведгруппа сосредоточилась у острова Зеленый в 5км южнее озера Рдейское, боеприпасы и продовольствие были на исходе. 18 февраля группа находилась у оз.Зеленый, ожидая помощи. Скончались три тяжелораненых бойца- Бажев Геннадий Иванович, Огорельцев Михаил Емельянович, Хайдин Михаил Петрович. 20 февраля самолет У-2 доставил группе боеприпасы и продукты питания на 2 суток. К 13-00 разведгруппа капитана Аврамова вышла на соединение с группой старшины Ломоносова. 22 февраля сводный разведотряд к 09-00 вышел в район д.Гривка, ожидал подброски продовольствия, лыж и маскхалатов. В ночь на 23 февраля самолетом У-2 отряду доставлены боеприпасы и продукты питания. 26 февраля в 17-00  разведотряд с двумя пленными возвратился в расположение дивизии.

30 апреля 1943г. Анатолию Кузьмичу присвоено звание лейтенант.

17 июня 1943г. разведгруппа лейтенанта Ломоносова совместно с разведгруппой 8 гвардейской Панфиловской стрелковой дивизии переходила линию фронта в районе д.Жемчугово. При переходе была обнаружена и обстреляна противником. 7 человек во главе с Анатолием Кузьмичом и 4 разведчиков из 8 гвардейской с боем  прорвались за линию фронта. 6 из них, присоединились к разведгруппе старшины Лобановского, находившейся на задании с 8 июня. Разведгруппа Лобановского, преследуемая противником, вышла в район 14км западнее оз.Рдейское, где ожидала выброски боеприпасов, продовольствия и батарей для рации. В ночь на 28 июня самолет У-2 доставил в район острова Криман боеприпасы, питание для рации, медикаменты и продовольствие на одни сутки для разведгруппы. 30 июня, из-за низкой облачности, вылетевший для доставки продуктов самолет вернулся обратно. 02 июля группе самолетом доставлены на 4 суток. Группе поставлена задача- 04 июля к 18-00 выйти на остров Зеленый. К 05 июля связь с разведгруппой пропала. 12 июля лейтенант Ломоносов был легко ранен. 17 июля- связь с группой восстановлена. Группа получила приказ на выход из тыла противника. С 20 июля группе приказано выходить по маршруту для группы Ломоносова. С 21 июля связь с группой прервалась.

В начале февраля дивизия вела наступательные бои западнее станции Насва в направлении д.Айдарово.

Лейтенант Ломоносов умер от ран 05 февраля 1944г. (по другим данным погиб в бою  04 или 06 февраля).

Похоронен в братской могиле на дивизионном кладбище в 2км. юго-западнее д.Кобиляк (1,5км юго-восточнее высоты 107.1), Великоукский р-н, Псковская обл.

Перезахоронен на воинском захоронении в д.Мякотино, сельское поселение «Горицкая волость», Великолукский р-н, Псковская обл.