Развивалась техническая мысль. А. К. Нартов построил ряд токарно-копировальных станков с суппортом, станки для обработки каналов стволов и цапф пушек, предложил новые способы их отливки, создал (1741) скорострельное орудие из 44 3-фунтовых мортирок. Многочисленные изобретения в области прикладной механики и мостостроения принадлежат И. П. Кулибину. И. И. Ползунов создал в 1763—1765 на Барнаульском заводе теплосиловую установку. К. Д. Фролов в 1783—89 построил на рудниках Алтая гидросиловую установку.
Во 2-й половине 18 в., особенно в последней его трети, расширилась подготовка специалистов, увеличился выпуск учебной литературы. В 1755 был основан Московский университет, в 1773 — Горное училище в Петербурге (ныне — Ленинградский горный институт), в 1779 — Землемерная школа в Москве (позже — Межевой институт), в 1798 — Медико-хирургическая академия в Петербурге. В 1765 возникло первое русское научное общество — Вольное экономическое общество, способствовавшее разработке научных основ агрономии, усовершенствованию и созданию с.-х. орудий.
Естественные и технические науки в 19 в. (до 60-х гг.). 1-я половина 19 в. — период подготовки к переходу от науки, ограничивающейся главным образом описанием и систематизацией предметов и явлений, к науке, изучающей процессы, вскрывающей законы и взаимодействия; период кризиса метафизического мировоззрения, когда на смену механической картине мира шли представления, основанные на принципах сохранения и превращения энергии, на учении об историческом развитии Земли и органического мира. В России метафизическое мировоззрение было составной частью феодально-крепостнической идеологии, развенчание которой стало первоочередной задачей прогрессивной русской мысли. Наблюдался глубокий интерес к принципиальным мировоззренческими проблемам естествознания. В 1-й половине 19 в. наука развивалась в условиях глубоких социально-экономических противоречий: формирование капиталистического уклада требовало расширения изучения природных ресурсов и их применения, развития научных знаний, но отсталая экономика препятствовала расширению научных исследований.
В 1-й половине 19 в. были созданы университеты в Казани, Петербурге и др.; с 1804 начали создаваться физико-математические факультеты, разделённые в 1834 на физико-математическое и естественное отделения. В 1819 введены учёные степени магистра и доктора наук, для занятия должностей в университетах стала обязательной защита соответствующих диссертаций. В Петербурге организованы учебные институты: лесной (1803), корпуса инженеров путей сообщения (1809), практический технологический (1828); артиллерийской и инженерной академии (1855); возобновил работу Главный педагогический институт (1828). При университетах и других высших учебных заведениях создавались обсерватории, химические лаборатории, физические кабинеты, ботанические сады и др.; несмотря на крайний недостаток материальных средств, развивались научные исследования. Возникали научные общества: Московское общество испытателей природы (1805), Минералогическое общество (1817), Московское общество сельского хозяйства (1820), при котором в 1822 учреждены школа и опытный хутор, ставшие базой Петровской земледельческой и лесной академии (1865), Русское географическое общество (1845) и др. Создавались научно-административные органы при Военном (военно-топографическое депо) и Морском (гидрографическом управление) министерствах, министерстве финансов (депо образцовых мер и весов, 1842), горном и с.-х. ведомствах (учёные комитеты).
Основным научным центром был Петербург, где работали: математики М. В. Остроградский, В. Я. Буняковский, развивавшие математический анализ, математическую физику и другие разделы математики и механики, и начал свою деятельность основатель петербургской математической школы П. Л. Чебышев; первый директор основанной в 1839 Пулковской обсерватории В. Я. Струве, автор классических работ по астрономии; В. В. Петров, открывший электрическую дугу; Э. X. Ленц и Б. С. Якоби, много сделавшие для развития учения об электромагнетизме; Г. И. Гесс, установивший основной закон термохимии; А. А. Воскресенский, Н. Н. Зинин, Ю. Ф. Фрицше, положившие начало органической химии в России; эмбриолог и анатом X. Пандер; основатель сравнительной эмбриологии К. М. Бэр; автор классических трудов по хирургии и анатомии, основоположник военно-полевой хирургии Н. И. Пирогов, анатом П. А. Загорский, хирург И. Ф. Буш, анатом и хирург И. В. Буяльский и др.
В Московском университете работали основатель московской школы аналитической механики Н. Д. Брашман; астрономы А. Н. Драшусов, Б. Я. Швейцер, Ф. А. Бредихин; метеоролог и климатолог М. Ф. Спасский; геолог Г. Е. Щуровский; хирург, анатом и физиолог Е. О. Мухин, терапевт М. Я. Мудров, терапевт и философ-материалист И. Е. Дядьковский, хирург Ф. И. Иноземцев; физиологи А. М. Филомафитский, В. А. Басов, И. Т. Глебов и др. В 40—50-е гг., когда усилилась политическая реакция и идея развития природы рассматривалась как подрывающая основы не только религии, но и государства, целостное учение о развитии мира разрабатывал и широко популяризировал К. Ф. Рулье, вокруг него в начале 50-х гг. сложилась первая в мировой додарвиновской биологии школа зоологов-эволюционистов (Н. А. Северцов, А. П. Богданов, Я. А. Борзенков, С. А. Усов и др.).
В Казанском университете работали: создатель неевклидовой геометрии Н. И. Лобачевский; астрономы И. И. Литтров, И. М. Симонов, М. А. Ковальский: основатель казанской школы химиков Н. Н. Зинин, автор основополагающих работ по органическому синтезу; исследователь платиновых металлов К. К. Клаус, открывший в 1844 рутений; зоолог Э. А. Эверсман и др. В Дерптском университете начал свою деятельность Струве, руководивший в 1818—38 обсерваторией университета.
В 1-й половине 19 в. было совершено около 40 кругосветных плаваний, в которых участвовали астрономы, физики, биологи и др. Одним из стимулов организации экспедиций была необходимость постоянной связи с возникшими в конце 18 в. русскими поселениями на Аляске и Алеутских островах и трудностями сухопутного сообщения с ними через Сибирь. В плаваниях И. Ф. Крузенштерна и Ю. Ф. Лисянского (1803—06). В. М. Головнина (1807—09, 1817—19). О. Е. Коцебу (1815—18, 1823—26), Ф. Ф. Беллинсгаузена и М. П. Лазарева (1819—21), М. Н. Васильева и Г. С. Шишмарёва (1819—22), Ф. П. Литке (1826—29) и других открыты сотни островов, Антарктида (1820), собраны ценные океанологические, геофизические, биологические, этнографические материалы. Продолжались исследования Арктики, Аляски (см. в ст. Северная Америка, раздел История географических исследований), Дальнего Востока (Г. И. Невельской, 1848—55), Сибири (А. Ф. Миддендорф, 1842—45), Алтая (П. А. Чихачёв, 1842), Аральского моря (А. И. Бутаков, 1848—49) и Каспийского моря (К. М. Бэр, 1853—56).
В 1801—04 издана так называемая «столистовая карта» России в масштабе 20 вёрст в 1 дюйме; в 1839 составлена 10-вёрстная карта Западной России. В 1816—55 проведены русско-шведедские градусные измерения дуги меридиана длиной около 25°20' — от устья Дуная до берегов Северного Ледовитого океана (Струве, К. И. Теннер). Организовывались геологические исследования Донецкого горного кряжа (Е. П. Ковалевский, 1829), Подмосковного угольного бассейна (Г. П. Гельмерсен, Г. Д. Романовский, 1840—50-е гг.), Кавказа (Г. В. Абих, 1847—76), Урала и Алтая (Г. Е. Щуровский, 1838, 1844), Забайкалья, Сибири и др. Были составлены геологические карты Европейской России (Н. И. Кокшаров, 1840; Г. П. Гельмерсен, 1841). На средства русского правительства были организованы экспедиции немецкого учёного А. Гумбольдта (1829, Урал, Алтай, Средняя Азия) и английского геолога Р. Мурчисона (1840, Европейская Россия; 1841, Урал). Выходили труды по минералогии (В. М. Севергин, А. М. Теряев, Д. И. Соколов), биостратиграфии и палеонтологии (X. Пандер, П. М. Языков, Э. И. Эйхвальд) и др.
Развивалась электротехника (П. Л. Шиллинг, Б. С. Якоби), металлургия (П. Г. Соболевский, И. И. Любарский, П. П. Амосов, П. Р. Багратион, И. М. Обухов, В. С. Пятов), ракетное дело (А. Д. Засядко, К. И. Константинов), мостостроение (С. В. Кербедз), ж.-д. дело (Н. О. Крафт, П. П. Мельников); П. К. Фролов построил в 1806—09 конно-чугунную дорогу, Е. А. и М. Е. Черепановы в 1833 — первый в России паровоз. В 1812 введены привилегии, охранявшие права изобретателей в России.
Естественные и технические науки в 1861—1917. Быстрый рост капитализма после отмены крепостного права в 1861 обусловил, особенно в последней трети 19 в., бурное развитие производительных сил. Возникли условия для подъёма естественных и технических наук. Русские учёные внесли выдающийся вклад в решение коренных проблем естествознания 2-й половины 19 в. В 1861 А. М. Бутлеров создал теорию химического строения, послужившую теоретической основой химического синтеза. В 1863 труд И. М. Сеченова «Рефлексы головного мозга» открыл новую эпоху в физиологии мозга — материалистическое понимание высшей нервной деятельности. В 60-х гг. А. О. Ковалевский создал эволюционную эмбриологию, В. О. Ковалевский — эволюционную палеонтологию. В 1869 Д. И. Менделеев открыл периодический закон химических элементов, ставший основой атомной физики и химии в 20 в. С 60-х гг. началась научная деятельность К. А. Тимирязева, внёсшего крупный вклад в учение о фотосинтезе и выступившего с блестящей защитой дарвинизма. В 1883 вышел классический труд В. В. Докучаева «Русский чернозём», в котором были заложены основы генетического почвоведения. Формировались многие научные школы, сыгравшие значительную роль в распространении и дальнейшем развитии научных идей, особенно в химии, биологии и математике.
