Большое внимание научные учреждения уделяли укреплению оборонного могущества СССР, совершенствованию технического оснащения и повышению боевой мощи Красной Армии. В 20—30-х гг. в оборонных отраслях промышленности сформировались конструкторские бюро, занимавшиеся созданием и внедрением в производство самолётов, танков, артиллерийского и стрелкового вооружения.

  В 30-е гг. был сделан важный шаг по пути достижения непрерывности научно-технического фронта, которая характеризовалась не только охватом важнейших отраслей науки и техники, но и распространением сети научно-исследовательских учреждений по всей территории СССР. Создавались крупные центры исследований в новых промышленных районах, союзных республиках. Освоение Северо-Востока, создание за Уралом новой мощной энергетической и сырьевой базы (Магнитогорск, Кузбасс, Караганда и др.) вызвали продвижение науки за Урал — в Сибирь и Казахстан, на Дальний Восток. В начале 30-х гг. на Урале работало свыше 20 научно-исследовательских организаций (преимущественно в промышленности). Большое значение имело развёртывание работы филиалов и баз АН СССР на Урале и Дальнем Востоке, возглавивших исследование производительных сил этих районов, истории и культуры населяющих их пародов. Учреждения АН СССР, созданные в 30-х гг. в Закавказье и Средней Азии, сыграли видную роль в организации изучения местных сырьевых ресурсов, подготовке национальных научных кадров. В 1929 создана АН БССР. Были основаны новые университеты в Узбекистане, Казахстане, Карелии; расширилась сеть специальных высших учебных заведений; быстро формировались исследовательские организации. В 1940 в УССР насчитывалось 19,3 тыс. научных работников, в БССР — 2,2 тыс., в Закавказье — 6,5 тыс., в республиках Средней Азии и в Казахстане — 5,9 тыс. В довоенные годы за пределами РСФСР действовало около ¹/₃ всех научно-исследовательских учреждений промышленных отраслей и до 40% учреждений, занятых фундаментальными исследованиями (в основном местных подразделений АН СССР; всего около 40 к началу 1941).

  Управление отраслевыми научными учреждениями СССР во 2-й половине 20-х гг. и в 30-х гг. было сосредоточено в соответствующих наркоматах и ведомствах. Быстрый рост сети научно-исследовательских учреждений, углубление их отраслевой и функциональной дифференциации выдвинули на одно из первых мест проблемы координации научной деятельности. По рекомендации Советского правительства научно-исследовательские работы в масштабе страны планировались на всесоюзных конференциях и съездах по отраслям производства или комплексным проблемам. Государственными центрами, которые координировали исследования и руководили работой крупнейших общесоюзных учреждений, были Госплан, Комитет по заведованию учёными и учебными заведениями ЦИК СССР (Учёный комитет ЦИК, 1926—36), Отдел научных учреждений (1928—29) и Комиссия содействия учёным (1931) при СНК СССР. Координационные функции исполнял также Комитет по делам высшей школы.

  В годы Великой Отечественной войны 1941—45 все силы науки были направлены на обеспечение победы над врагом. Несмотря на то, что война нанесла значит. урон научному потенциалу (было разрушено свыше 600 научных учреждений, в том числе, например, Пулковская и Симеизская обсерватории), поступательное развитие советской науки продолжалось. Новые центры научно-исследовательской деятельности, созданные в предвоенные годы в восточных районах, послужили базой для работы научных учреждений, эвакуированных из западных и центральных областей (академических институтов, университетов, головных институтов промышленности и др.). В новых научных центрах Поволжья, Урала, Сибири и Средней Азии развернулись важные исследования по совершенствованию оборонной техники, разработке сырьевых ресурсов и перспективные теоретические исследования. Необходимость оперативного решения многих проблем обусловила специфические формы организации науки: создание исследовательских и консультационных групп учёных, работавших непосредственно на местах по заданиям ГКО, Генштаба, а также штабов фронтов и флотов, наркоматов и других ведомств, отдельных предприятий. Плодотворно работали экспедиции по изучению природных ресурсов. Вопросы организации исследований решал Научно-технический совет при уполномоченном ГКО по науке. Росла сеть научно-исследовательских институтов и лабораторий: в 1941—45 было создано 240 новых научных учреждений; среди них: институты АН СССР — тихоокеанский (1942) и кристаллографии (1943), лаборатории вулканологии, гельминтологии и др. Были основаны Академия медицинских наук СССР (1944) и Академия педагогических наук РСФСР (1943). Напряжённая работа в области важных народно-хозяйственных и теоретических проблем способствовала дальнейшему развитию научно-исследовательской деятельности на местах. В годы войны были созданы АН в Грузии (1941), Армении (1943), Узбекистане (1943), Азербайджане (1945). Росла сеть научных учреждений Сибири. К концу войны здесь работали 15 высших учебных заведений и 19 научно-исследовательских институтов. Организованы научные учреждения АН СССР в ряде районов страны: Западно-Сибирский (1943), Киргизский (1943) и Казанский (1945) филиалы, база в Коми АССР (1944).

  В послевоенный период перед советской наукой встали задачи, связанные со скорейшим восстановлением народного хозяйства, а также с развёртыванием научно-технической революции, овладением ядерной энергией, созданием ЭВМ, с комплексной механизацией и автоматизацией производства, разработкой проблем электроники, созданием ракетной и космической техники, получением материалов с заданными свойствами и т. п. Коммунистическая партия и Советское правительство взяли курс на всемерное ускорение научно-технического прогресса. Был принят ряд мер по развитию механизма планирования и координации научно-исследовательских работ. В 1947 создан Государственный комитет по внедрению новой техники в народное хозяйство Совета Министров СССР (Гостехника СССР, существовал до 1951, с 1955 — Государственный комитет Совета Министров СССР по новой технике, с 1957 — Государственный научно-технический комитет Совета Министров СССР), который возглавил работу по применению достижений науки и техники в народном хозяйстве и по организации важнейших научно-технических исследований отраслевого и межотраслевого характера. Научная работа сосредоточилась в нескольких крупных системах: в АН СССР с сетью её центральных институтов, филиалов и т. п., в академиях наук союзных республик; в отраслевых академиях и исследовательских институтах министерств и ведомств, в научных подразделениях высшей школы. В 1946 организована Академия общественных наук при ЦК КПСС. К концу 40-х гг. сформировалась сеть филиалов института марксизма-ленинизма при ЦК КПСС (имеются в 14 союзных республиках и в гг. Москве и Ленинграде).

  Значительно расширилась сеть учреждений АН СССР. В 50-х гг. в её составе создано свыше 30 новых институтов: физической химии (1945), геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (1947), высокомолекулярных соединений (1948), точной механики и вычислит. техники (1948), высшей нервной деятельности (1950), радиотехники и электроники (1953), научной информации (1952, с 1955 — ВИНИТИ), эволюционной физиологии (1956). Были основаны институты: языкознания (1950), славяноведения (1946, впоследствии славяноведения и балканистики), Африки (1959) и др. Выросли новые учреждения АН на местах: Молдавский и Башкирский филиалы, базы в Дагестане и Якутии (впоследствии филиалы) и на Сахалине. Большим событием стало создание Сибирского отделения АН (СО АН СССР, 1957), в состав которого вошли Дальневосточный филиал, Западно-Сибирский филиал, Восточно-Сиб. филиал (1949), Сахалинский комплексный научно-исследовательский институт и институт физики АН СССР в Красноярске. В конце 50-х гг. в СО АН СССР работало 16 крупных институтов.

  Подъём экономики и культуры в союзных республиках стимулировал развитие науки, расширение научно-исследовательских учреждений, рост научных кадров. Были основаны новые университеты: Кишиневский и Ужгородский (оба в 1945), Таджикский (1948), Туркменский (1950), Киргизский (1951), Якутский (1956), Башкирский, Дагестанский, Кабардино-Балкарский и Мордовский (все в 1957), Новосибирский (1959). Созданы академии наук в Казахстане и Латвии (1946), Эстонии (1946), Туркменистане и Таджикистане (1951), Киргизии (1954) Молдавии (1961). Возобновила работу АН Литвы (основана в 1941). Расширялась сфера исследований АН союзных республик, возрастала их доля в научной работе страны; если на раннем этапе их работы основное внимание уделялось региональным проблемам, то во 2-й половине 50-х гг. стали разрабатываться и теоретические вопросы современного естествознания и обществоведения. Были созданы академические институты ядерной физики в Узбекской ССР и Казахской ССР, Институт астрофизики в Туркменской ССР и др. В республиках организованы вычислительные центры. Быстро развивалась работа и росла сеть учреждений отраслевых АН.