Основополагающие работы в области фотохимии выполнены А. Н. Терениным, который впервые дал чёткое представление о механизме первичного акта фотохимической реакции. Открыт эффект влияния лёгких газов на интенсивность поглощения света сложными молекулами, предложена рациональная классификация на основе внутримолекулярных взаимодействий электронных и колебательных состояний, проведено спектральное изучение межмолекулярных взаимодействий в конденсированных средах и решен вопрос о влиянии растворителей на интенсивность молекулярных спектров. Открытие Терениным (1924) расщепления молекул солей на атомы под действием света содействовало успешному развитию спектроскопии молекул. Исследованиям ИК-спектров и спектров комбинационного рассеяния посвящены работы М. В. Волькенштейна. В. Н. Кондратьев развил учение (1940-е гг.) об элементарных процессах при химических превращениях под действием света. Изучены механизмы фотоионизации в газовой фазе многих фотохимических реакций. Осуществлены фотохимические синтезы многих веществ с заданными свойствами — полиметилметакрилатных стекол (С. Р. Рафиков), сенсибилизаторов (А. И. Киприянов, И. И. Левкоев), ряда фотохромных соединений, полупроводников. Разработана новая химическая система усиления светового сигнала на основе ферментативных реакций.
Большой вклад в развитие электрохимии внесла школа А. Н. Фрумкина. Ещё в
1920-е гг. в его работах были объединены вопросы электрохимии и учения об электрокапиллярных явлениях. Было описано состояние адсорбированного слоя (изотерма Фрумкина) в зависимости от скачка потенциала на границе раздела металл — раствор и развита теория двойного электрического слоя; созданы основы современной электрохимической кинетики; введена в науку новая характерная для металлических электродов константа — потенциал нулевого заряда.
Я. М. Колотыркин выявил роль комплексообразования в процессах коррозии, установил участие молекул воды в электрохимических стадиях растворения металлов и предложил ряд методов противокоррозионной защиты (1950—70-е гг.).
В 1960—70-е гг. достигнуты успехи в исследовании элементарных актов электрохимических процессов на основе квантово-механической теории. Б. П. Никольским и его школой создана теория возникновения потенциала на ионоселективных мембранах и разработаны новые типы электродов.
Школой П. А. Ребиндера разработан ряд новых областей коллоидной химии, в том числе современная физическая химия поверхностно-активных веществ и физико-химическая механика дисперсных систем. Открыто явление облегчения деформации твёрдых тел и понижения их прочности под влиянием активной среды или малых добавок адсорбирующихся веществ (эффект Ребиндера), развиты новые представления о типах пространственных структур в дисперсных системах, установлен ряд реологических особенностей дисперсных систем. Б. В. Дерягин открыл расклинивающее давление тонких слоев в коллоидных системах. Это явление легло в основу теории устойчивости лиофобных растворов, позволило объяснить механизм флотации минеральных частиц и усовершенствовать теорию электрофореза.
Систематические исследования адсорбции проводятся под руководством М. М. Дубинина, продолжившего работы Н. А. Шилова. В результате создана практически универсальная количественная теория сорбции — теория объёмного заполнения. Получены важные результаты по кинетике адсорбции, установлен механизм физической и химической сорбции во многих системах, разработаны методы определения активности и величины поверхности сорбентов.
Начало учению о растворах было положено Д. И. Менделеевым и Д. П. Коноваловым и развито Н. С. Курнаковым, И. А. Каблуковым, В. А. Кистяковским и др. Работами Н. С. Курнакова и его школы развиты представления о сингулярных точках на диаграммах состав — свойство и введено представление о растворах как однофазных системах переменного состава. Физическая картина взаимодействия между ионами и средой систематически изучалась В. К. Семенченко, А. И. Бродским, Н. А. Измайловым, О. Я. Самойловым, А. Ф. Капустинским, К. Б. Яцимирским. Исследован механизм образования водородных связей в растворах, процессы комплексообразования. Открыты (1950) два типа ионной гидратации. Изучены явления полного и незавершённого переходов протона при кислотно-основном взаимодействии, и создана единая теория кислотно-основного титрования в неводных растворах. С. А. Щукарев исследовал (1940) периодичность свойств соединений в растворах. М. И. Усановичем и А. И. Шатенштейном развита (1930—40) одна из наиболее общих теорий кислот и оснований.
Исследования в области кристаллохимии позволили выявить критерии состава упорядоченной системы (Г. Б. Бокий), установить ряд основных закономерностей образования силикатных структур (Н. В. Белов). Органическая кристаллохимия развивается в работах А. И. Китайгородского.
Я. К. Сыркиным и М. Е. Дяткиной были начаты и успешно продолжаются их учениками работы по квантовой химии (расчёт энергий и свойств ряда веществ, исследование характера связей в кристаллах и т.д.). Развита наиболее совершенная теория ароматических p-комплексов. И. Б. Берсукер разработал (1974) новый метод расчёта электронного строения и свойств молекулярных систем, содержащих тяжёлые атомы. Изучена и описана эволюция представлений об основных законах химии и важнейших химических понятий (Б. М. Кедров и др.).
Неорганическая химия. Работы в этой области были направлены на создание научных основ получения металлических сплавов и других практически важных материалов, освоение солевых ресурсов страны и, в частности, создание технологических схем переработки галургического сырья. Изучение реакций в твёрдых растворах послужило основой создания металлохимии (Н. С. Курнаков, Г. Г. Уразов, И. Н. Лепешков, Н. В. Агеев, Г. И. Чуфаров, И. И. Корнилов, Е. М. Савицкий и др.). Работы по химии и технологии вольфрама и молибдена (Т. М. Сербии, Г. А. Меерсон, В. И. Спицын) завершились организацией производства вольфрамовой и молибденовой проволоки. Разработан метод получения металлического бериллия и его соединений (В. И. Спицын), изучены химические свойства и диаграммы плавкости бериллиевых систем (А. В. Новоселова и сотрудники). Разработаны методы получения оксидов, гидридов, нитридов, карбидов, боридов, силицидов металлов и их растворов друг в друге. На этой основе созданы материалы, обладающие особой твёрдостью и жаропрочностью и др. Предложены способы низкотемпературного синтеза оксонитридов, оксоборидов, оксофосфидов переходных металлов (Ю. А. Буслаев).
Весьма плодотворными были исследования в области комплексных соединений. В 1920-х гг. Л. А. Чугаевым синтезированы предсказанные теорией пентаминовые соединения четырёхвалентной платины. Разработаны методы получения всех шести металлов платиновой группы в чистом состоянии. Исследования, ранее успешно проводившиеся Чугаевым, продолжены московской (И. И. Черняев) и ленинградской (А. А. Гринберг) школами. Основные достижения первой школы — разработка теории трансвлияния и развитие химии платины, родия, иридия, урана и трансурановых элементов, второй — создание основ стереохимии палладия и разработка теории кислотно-основных свойств комплексных соединений. Изучен важный класс комплексных веществ — гетерополисоединения молибдена, вольфрама, ниобия и других элементов (А. Л. Давидов, К. А. Бабко, З. Ф. Шахова, В. И. Спицын). Центральным направлением химии комплексных соединений стали исследования взаимного влияния лигандов.
Предложена квантовохимическая интерпретация трансвлияния (А. В. Аблов, И. Б. Берсукер). Раскрыт кинетический эффект во взаимной влиянии лигандов и каналов его передачи в комплексах (К. Б. Яцимирский). Разработаны фторидные процессы аффинажа урансодержащих веществ, предложены новые области применения и методы выделения и очистки редких металлов (И. В. Тананаев, Б. Н. Ласкорин).
Интенсивно развивались работы (с 1940-х гг.) в области химии полупроводников (Н. П. Сажин, Д. А. Петров, И. П. Алимарин, А. В. Новоселова, Я. И. Герасимов и др.). Решены задачи глубокой очистки германия, кремния, селена, теллура. Синтезированы и изучены соединения типа AIIIBV (нитриды, фосфиды, арсениды), AIIBVI (сульфиды и селениды), AIVBVI (халькогениды) и др. Установлены критерии, позволяющие предсказывать наличие полупроводниковых свойств у многих соединений, внедрены методы производства полупроводниковых материалов. Созданы способы производства материалов для лазеров, ведётся поиск новых материалов для хемолазеров и лазеров на основе жидких стеклообразных сред.
