Сюжет трагедии «Тамира и Селим» построен на исторических событиях 1380 г. Тема Куликовской битвы в этом произведении — одна из центральных, она отодвигает на второй план традиционный сюжет о любви крымской царевны и багдадского царевича.

Трагедии предпослано авторское повествовательное вступление — «Краткое изъяснение», следующего содержания: «В сей трагедии изображается стихотворческим вымыслом позорная погибель гордаго Мамая, царя татарскаго, о котором из российской истории известно, что он, будучи побежден храбростию московская государя, великаго князя Димитрия Иоановича на Дону, убежал с четырьмя князьми своими в Крым, в город Кафу, и там убит от своих».

Краткое изложение сюжета в повествовательном вступлении к трагедии помогает решению вопроса об исторических источниках, к которым обращался писатель Ломоносов. Изучение и сопоставление текстов приводит к выводу о том, что основным источником при создании трагедии «Тамира и Селим» был «Синопсис», впервые изданный в Киеве в 1674 г. В третьем издании «Синопсиса» (1680 г.) было напечатано на «вечную память грядущим родом» «достославное» Сказание о Мамаевом побоище, памятник XV в. На протяжении XVIII в. «Синопсис» оставался самой распространенной и популярной книгой по отечественной истории.

В то же время в целом между содержанием трагедии и названной редакцией Сказания обнаруживаются расхождения. Они относятся к описанию боя на Куликовом поле и обстоятельствам гибели Мамая. Из этого следовало, что Ломоносов не ограничился данным источником. Иная трактовка некоторых событий, связанных с Куликовской битвой, взята им еще из одной из многочисленных редакций Сказания о Мамаевом побоище, а именно из «киприановской», вошедшей в состав Никоновской летописи, возникшей в XVI в. В описании Куликовской битвы Ломоносов следует за рассказом этой летописи. В «киприановской» редакции Сказания сообщается, что в начале боя преимущество было на стороне золотоордынцев. Солнце слепило глаза русских воинов, ветер и пыль дули в лицо. Позже, когда солнце стало светить в спину, ход сражения принимает иной оборот. В трагедии крымский царевич Нарсим, посланный на помощь Мамаю и участвующий в сражении, сообщал, как в момент напряженного сражения появление запасного полка русских изменило ход боя и русские начали теснить врага.

В Сказании о Мамаевом побоище, вошедшем в «Синопсис», Мамая убивают его приближенные во время бегства после поражения на Дону. В трагедии сообщаются иные сведения, во многом совпадающие с данными Никоновской летописи. По сюжету Мамай приезжает в Кафу, скрывая свое поражение в Куликовской битве. Его принимают как победителя. Крымский царь Мумет даже готов выдать замуж за Мамая свою дочь Тамиру. Однако события развиваются так, что Мамай гибнет в схватке с царевичем Нарсимом, которому приходит на помощь багдадский полко-водец Селим, возлюбленный Тамиры.

Помимо источников Ломоносов был знаком с рукописью труда В. Н. Татищева «История Российская». Известно, что в 1749 г. Ломоносов по просьбе Татищева написал посвящение к «Истории Российской» (опубликована в 1768 г.). Возможно, под влиянием этого исследования, в котором описание Куликовской битвы дано на основании Никоновской летописи, Ломоносов привлекает в числе других и этот труд. Татищев пишет об окончании битвы во время яркого захода солнца. У Ломоносова о завершающем моменте сражения сказано в следующих словах: «Тогда над русскими полками отворились и ясный свет на них спустили небеса».

Ломоносов пишет в трагедии «Тамира и Селим», что в противовес хищнической политике ордынцев произошло объединение русских княжеств для совместного отражения врага.