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.
В Казани ученик Бутлерова А. М. Зайцев разработал методы синтеза предельных и непредельных спиртов; начали свою деятельность ученики Зайцева — Е. Е. Вагнер, А. Е. Арбузов и др.; сформировался виднейший последователь Бутлерова В. В. Марковников, перешедший в 1873 в Московский университет, где создал научную школу, развивавшую далее бутлеровскую теорию химического строения и внёсшую большой вклад в изучение состава кавказской нефти. Ученики Марковникова — М. И. Коновалов, Н. Я. Демьянов и Н. М. Кижнер открыли реакции, позволившие получить много новых органических соединений и послужившие основой для современного тонкого органического синтеза. Новым этапом в химии ацетиленовых углеводородов были исследования ученика Бутлерова А. Е. Фаворского, создавшего в Петербурге школу химиков-органиков. Учение Менделеева об определённых и неопределённых соединениях (типа сплавов) было развито в трудах Н. С. Курнакова и основанной им школы физико-химического анализа. В химии комплексных соединений основателем большой школы в Петербурге был Л. А. Чугаев. Работы Менделеева о растворах были продолжены Д. П. Коноваловым, М. С. Вревским и др. Важным этапом в истории термохимии и физической химии вообще явились труды Н. Н. Бекетова и его сотрудников. Исследования по химической кинетике и катализу были проведены в Петербурге Н. А. Меншуткиным, в Москве — Н. А. Шиловым и Коноваловым. Русских учёных волновали перспективы развития производительных сил страны. Неустанную борьбу за использование природных богатств России вёл Менделеев. Вопросами минеральных удобрений и известкования почв занимались Г. Г. Густавсон, А. Н. Энгельгардт и др. В конце 80-х гг. началась деятельность Д. Н. Прянишникова.
Интенсивно развивалась биология. Выдающиеся русские биологи не только отстаивали эволюционную теорию, но и внесли крупный вклад в перестройку ряда разделов биологии на основе дарвинизма. И. И. Мечников применил эволюционные идеи в патологии. Сравнительно-анатомическим изучением путей и факторов эволюции занималась московская школа во главе с М. А. Мензбиром, а затем А. Н. Северцовым. Морфологические исследования Северцова и его школы легли в основу научных представлений о путях эволюции позвоночных. Он создал последовательное учение о соотношении онтогенеза и филогенеза.
Мировую известность получило открытие в 1898 двойного оплодотворения покрытосеменных растений С. Г. Навашиным. Создателем школы ботанической географии был А. Н. Бекетов. Крупный вклад внесли русские учёные в развитие с.-х. науки. П. А. Костычев заложил основы агрономического почвоведения, И. В. Мичурин — научной селекции с.-х. культур; труды Г. Ф. Морозова оказали большое влияние на развитие биогеоценологии и лесоведения. Значительны работы по зоотехнии Н. П. Чирвинского, П. Н. Кулешова, М. И. Придорогина, М. Ф. Иванова, Е. А. Богданова, И. И. Иванова и др.
Отечественные морфологи и физиологи обогатили мировую науку классическими исследованиями по анатомии, гистологии и физиологии нервной системы, исследованиями структуры и механизмов нервной регуляции физиологических процессов высшей нервной деятельности. Характерен синтез гистологических и физиологических исследований нервной системы (казанская школа — В. М. Бехтерев, Ф. В. Овсянников и др.). А. И. Бабухин и Овсянников внесли большой вклад в развитие экспериментального и эволюционного направлений в гистологии, П. Ф. Лесгафт — функционального направления в анатомии, Бехтерев создал учение о проводящих путях спинного и головного мозга. В. А. Бец исследовал цитоархитектонику коры головного мозга, А. С. Догель был основоположником морфологии интерорецепторов. Сеченов открыл центральное торможение (1862), доказал рефлекторную природу всех сознательных и бессознательных актов жизнедеятельности (1863), заложил основы сравнительной, эволюционной и возрастной физиологии и физиологии труда. Его многочисленные ученики и последователи (В. Ф. Вериго, И. Р. Тарханов, В. Ю. Чаговец, И. Ф. Цион, М. Н. Шатерников и др.) получили важные экспериментальные результаты и сделали глубокие обобщения во многих областях физиологии. Н. Е. Введенский создал учения о физиологически ритмах, взаимопереходе возбуждения и торможения и парабиозе. И. П. Павловым выполнены классические исследования по физиологии кровообращения (1874—88) и пищеварения (Нобелевская премия, 1904); его работы по высшей нервной деятельности — одно из наиболее значительных достижений науки конца 19 — начала 20 вв., во многом определившее направление исследований в физиологии, патологии, клинической медицине, психологии и др. областях знаний.
В недрах физиологии началось развитие отечественной биохимии. А. Я. Данилевский открыл синтезирующее свойство ферментов. Он указал на общность их химического строения. В 1880 Н. И. Лунин обнаружил витамины. В. И. Палладии выявил механизмы биологического окисления. Мировое признание получили исследования основоположника общей микробиологии в России С. Н. Виноградского, открывшего хемоавтотрофные и азотфиксирующие микроорганизмы, В. Л. Омелянского по брожению, Прянишникова по азотистому обмену растений, перекисная теория окисления А. Н. Баха, метод адсорбционной хроматографии М. С. Цвета.
В области общей патологии наибольшее значение имело открытие Мечниковым явления фагоцитоза и разработка фагоцитарной теории иммунитета (Нобелевская премия, 1908), а также его работы по сравнительной и эволюционной патологии, на базе которых развивается современная общая и экспериментальная патология. В. В. Пашутин создал оригинальную (патофизиологическую) школу русских патологов. Е. С. Лондон одним из первых исследовал биологическое действие проникающей радиации (1903, 1911). В 1912 Ф. А. Андреев получил удачные результаты по оживлению организма животного. Оформление патологической анатомии как самостоятельной науки связано с именами А, И. Полунина, М. М. Руднева (экспериментальное направление), М. Н. Никифорова (анатомо-клиническое направление). Развитие экспериментального и клинического направлений в фармакологии связано с работами физиологической лаборатории клиники С. П. Боткина и особенно с трудами Н. П. Кравкова и его школы.
Русская клиническая медицина становится одной из ведущих в Европе. Боткин, Г. А. Захарьин, А. А. Остроумов и их ученики стали основоположниками оригинальных отечественных школ в различных медицинских специальностях. Линию Пирогова в хирургии продолжали Н. В. Склифосовский, А. А. Бобров, П. И. Дьяконов и др. Выделение педиатрии в самостоятельную дисциплину связано с именами С. Ф. Хотовицкого, Н. А. Тольского, Н. Ф. Филатова, Н. П. Гундобина. А. Я. Кожевников основал первую в мире кафедру нервных болезней (1869) и создал крупную школу русских невропатологов (В. К. Рот, Г. И. Россолимо и др.) и психиатров. В 1857 И. М. Балинский начал читать самостоятельный курс психиатрии. Школа С. С. Корсакова и В. П. Сербского выдвинула русскую психиатрию на одно из первых мест в Европе; в начале 1900-х гг. формируется оригинальная психоневрологическая школа Бехтерева. В русской дермато-венерологии создались школы ученика Боткина А. Г. Полотебнова, рассматривавшего болезни кожи как результат поражения целостного организма, и А. И. Поспелова, предложившего неврогенную теорию происхождения некоторых заболеваний кожи. Значительный вклад в организацию борьбы с венерическими болезнями внёс В. Н. Тарновский. Проблемы оперативной гинекологии разрабатывались А. Я. Крассовским и создателем школы московских гинекологов учеником Захарьина В. Ф. Снегиревым. Отечественные школы офтальмологов созданы Е. В. Адамюком и А. А. Крюковым, оториноларингологов — учеником Боткина Н. П. Симановским.
