Учеба в вузах строилась в соответствии с уставом высшей школы, утвержденным в 1921 г. Правительственные положения о научном минимуме, обязательном для преподавания, и о факультетах общественных наук, принятые в том же году, вводили в качестве обязательных дисциплин в вузах исторический материализм, историю пролетарской революции, экономическую политику диктатуры пролетариата. С 1924 г. эти дисциплины дополнились историей коммунистической партии и основами ленинизма.
Для повышения роли коммунистов и координации деятельности студенческих партийных ячеек создавались всероссийское и городские объединения коммунистического студенчества. Партийные организации отчисляли 1 % средств партийных организаций для специальных пособий студентам-коммунистам.
Высококвалифицированные кадры для высшей школы и руководящей работы в партийно-государственном аппарате, общественных организациях готовили Институт красной профессуры (1921), институты философии, истории, литературы, искусства, советского строительства и права, мирового хозяйства и мировой политики, экономики, аграрный, естествознания, Социалистическая (с 1924 г. — Коммунистическая) академия. В 1925 г. была восстановлена аспирантура, готовившая научных работников и преподавателей высшей школы. Для подготовки национальных партийно-советских кадров в 1921 г. были созданы Коммунистический университет трудящихся Востока, Коммунистический университет национальных меньшинств Запада, Среднеазиатский и Закавказский комуниверситеты.
М. Н. Покровский, занимавший ключевые посты в системе революционной науки об обществе, был бессменным руководителем Социалистической (Коммунистической) академии, Института красной профессуры, Общества историков-марксистов, Института истории, Центрархива, редактором исторических журналов «Красный архив», «Борьба классов», «Историк-марксист». Он резко противопоставлял фронт историков своей школы как марксистский «немарксистскому фронту» историков старой русской школы (В. В. Бартольд, С. В. Бахрушин, Ю. В. Готье, В. И. Пичета, Н. П. Лихачев, М. К. Любавский, П. Г. Любомиров, Е. В. Тарле, С. Ф. Платонов, А. И. Яковлев и др.). Противостояние закончилось переходом в октябре 1929 г. к судебной расправе над выдающимися историками дореволюционной формации по сфабрикованному «академическому делу» («делу историков»), которые обвинялись в создании контрреволюционного «Всенародного союза борьбы за возрождение свободной России». После смерти Покровского значительная часть его «вклада» в науку правомерно была перечеркнута как проявление вульгарного марксизма, вульгарного социологизма, национал-нигилизма и нигилистического отношения к дореволюционной русской истории. Воинствующими борцами за «чистоту марксизма-ленинизма» в исторической науке были историки партии Е. М. Ярославский и М. А. Савельев.
Переход от войны к миру в начале 1921 г. резко поднял значимость подлинной науки, особенно прикладных исследований, без которых планы модернизации страны в социалистическом духе остались бы неосуществимыми. В первую очередь государство предприняло ряд мер, направленных на спасение ученых от голодной смерти. С 1920 г. появилась особая форма их обеспечения — натуральный академический паек (выдавался до 1923 г.). В 1921 г. были приняты декреты «Об улучшении быта ученых», «О мерах к улучшению жилищных условий научных работников». В 1921–1931 гг. при Совнаркоме действовала Центральная комиссия по улучшению быта ученых. В 1921 г. был издан специальный декрет «О создании благоприятных условий для работы академику Павлову», единственному в то время российскому нобелевскому лауреату.
Главную форму организации науки в стране представляла собой Российская академия наук. С 1917 по 1936 г. ее возглавлял А. П. Карпинский. Другими центрами науки были университеты и специальные высшие учебные заведения, сочетавшие преподавание с научно-исследовательской деятельностью. Научные подразделения создавались также при наркоматах и ведомствах. К 1921 г. в стране существовало свыше 70 научно-исследовательских институтов, не считая имеющихся при вузах. Около 20 НИИ в области физики, химии, биологии, общественных наук работали при Наркомпросе. По данным на 1922 г., 30 научных подразделений различного профиля функционировало при ВСНХ, 40 НИИ обслуживали сферу здравоохранения, при Наркомземе было 4 НИИ и десятки опытных станций. Военная угроза стимулировала использование науки в интересах укрепления обороны страны. Общее число научных сотрудников в стране к 1927 г. составляло около 25 тыс., что было почти в 2,5 раза больше, чем до революции.
В июле 1925 г. РАН была признана решением правительства «высшим всесоюзным ученым учреждением» и получила статус АН СССР. В 1926 г. для усиления руководства наукой со стороны государства образовались межведомственная комиссия при СНК для содействия Академии наук, отдел научных учреждений СНК, комитет по заведованию учеными и учебными учреждениями при ЦИК СССР. С этого года лучшие работы в области науки стали отмечаться премиями имени В. И. Ленина.
В 20-е гг. советские ученые внесли существенный вклад в мировую науку. Успешно работал выдающийся специалист в области теории чисел И. М. Виноградов. Ценные труды по математической физике, минералогии и геохимии Земли завершили академики В. А. Стеклов, В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман. Академик А. Ф. Иоффе внес крупный вклад в разработку физики кристаллов. Д. С. Рождественский сделал важные открытия в атомной спектроскопии. Н. Н. Семенов успешно работал над теорией цепных реакций.
Теоретические работы А. И. Берга по радиофизике способствовали решению проблемы радиофикации страны. Выдающийся радиотехник А. Л. Минц создал ламповую радиостанцию (1922), поступившую на вооружение войск связи (1923). В октября 1924 г. начались регулярные передачи созданной им Сокольнической радиостанции, в 1923 г. был организован первый радиорепортаж с Красной площади (с похорон М. В. Фрунзе), проводились первые опыты передачи по радио концертов и спектаклей. К 1927 г. была разработана система телевидения (Л. С. Термен, А. П. Константинов и др.). В 1923 г. по проекту коллектива, возглавляемого А. Н. Туполевым (с октября 1921 г. — руководитель Комиссии ЦАГИ по металлическим самолетам), был построен легкий спортивный самолет АНТ-1, положивший начало серии самолетов различных модификаций. В мае 1924 г. был испытан в полете АНТ-2 — первый советский цельнометаллический самолет. В ноябре 1924 г. в туполевском КБ были начаты проектирование и постройка самолета ТБ-1. Конструкция оказалась столь удачной, что самолет пошел в серию и стал прототипом всех последующих многомоторных бомбардировщиков моноплановой схемы. В 1930 г. завершено строительство первого гидросамолета АНТ-22. В 1928 г. создан учебный двухместный самолет У-2 (с 1944 г. — По-2) конструкции Н. Н. Поликарпова, выпускавшийся до 1959 г. К. Э. Циолковский в конце 20-х гг. приобрел мировую известность как глава нового научного направления — ракетодинамики. Ф. А. Цандер разработал и в 1930 г. построил первый в мире реактивный двигатель, работавший на бензине и сжатом воздухе. А. Л. Чижевский вел пионерские работы по практическому применению аэроионизации.
В те же годы увидели свет новые крупные научные труды академика И. П. Павлова в области физиологии; работы Д. Н. Прянишникова и В. Р. Вильямса в области агробиологии, агрохимии, физиологии растений. Выдающийся биолог и генетик Н. И. Вавилов, автор закона гомологических рядов в наследственной изменчивости организмов (1920), развивал учение о биологических основах селекции и центрах происхождения культурных растений. Широкую известность получила деятельность И. В. Мичурина по селекции новых сортов плодовых деревьев. В 1925 г. его питомник стал научным учреждением общегосударственного масштаба. В конце 20-х гг. учеными-зоотехниками были выведены новые типы тонкорунных овец — новокавказский меринос (П. Н. Кулешов), асканийская порода (М. Ф. Иванов).
Важное значение имели труды А. В. Чаянова и Н. Д. Кондратьева по проблемам выживаемости крестьянских хозяйств и планированию сельского хозяйства, исследования С. Г. Струмилина по методологии статистики. П. А. Флоренский, один из разработчиков плана ГОЭЛРО, выдающийся ученый-энциклопедист и богослов, пытался разрешить проблему культурно-исторического баланса между Хаосом и Логосом, полагая, что «культура есть борьба с мировым уравниванием — смертью» (так называемый второй закон термодинамики). Советские ученые и специалисты разработали проекты крупных тепловых и гидравлических электростанций. Осуществление научных и технических разработок позволило выполнить рассчитанный в 1920 г. на 10–15 лет план ГОЭЛРО к 1931 г. К 1935 г. он оказался перевыполненным в 2,5 раза.
В начале НЭПа возобновилось участие российских ученых в международных конференциях и заграничных научных экспедициях. В 1925 г. состоялся первый в СССР после революции международный научный форум специалистов в области изучения пресных вод — III лимнологический конгресс. На празднование двухсотлетия Российской академии наук в том же году прибыло свыше 130 ученых из 24 стран.