Професор Катеринославського вищого гірничого училища О.Динник – засновник наукової школи з теорії пружності – працював у галузі проблем стійкості та дав визначення коефіцієнтів стійкості, вивчав питання гірського тиску і міцності підйомних шахтних канатів. Оригінальністю і новизною відзначалися роботи професора того ж училища Я.Грдини в галузі динаміки живих організмів з широким застосуванням методів аналітичної механіки, в яких уже в той час проступали риси сучасної біокібернетики.
Комплексним процесам розробки й експлуатації вугільних родовищ Донбасу були присвячені наукові праці професора О.Терпигорєва. Розробкою аналітичних методів проектування рудників і шахт займалися Л.Шевяков та Б.Бокій. Цінний внесок у розвиток гірничої науки зробили праці професора М.Протодяконова з проблем гірського тиску і кріплення гірничих виробок. Визначеним ним коефіцієнтом міцності і класифікацією гірських порід за міцністю користуються і зараз при відповідних розрахунках.
Серед технічних наук широкого розвитку набуло вивчення металургії, тісно пов’язане з розвитком металургійної промисловості в Україні. Велике значення для розв’язання ряду проблем у галузі металознавства і термічної обробки металів мали праці відомого вченого-металурга, професора Київського політехнічного інституту В.Іжевського – автора проекту електроплавильної печі оригінальної конструкції.
Чималий внесок у розвиток металургійної справи зробили вчені Катеринославського вищого гірничого училища, які досліджували процеси доменного виробництва, виробництва коксу, підготовки металургійної сировини (П.Рубін), вивчали природу і властивості булату, смугасту структуру сталі, розробляли теорію прокатки металів (А.Виноградов), теорію доменного процесу (М.Павлов). На початку ХХ ст. на металургійних заводах України (Брянському, Маріупольському, Краматорському) працював визначний український металург-практик, конструктор доменних печей, один з засновників школи вітчизняних доменщиків М.Курако.
Різні галузі електротехніки збагатили своїми дослідженнями професор Харківського технологічного інституту, автор перших вітчизняних підручників з електротехніки П.Копняєв, наукові праці якого присвячені теорії машин і електричної тяги; М.Артем’єв, який вивчав дії струму високої напруги і розробив проекти електростанції та електромережі Харкова, електричного трамваю в Полтаві та ін.
Важливі дослідження проводили вчені в різних галузях хімічної науки. Над проблемами органічної хімії працював С.Реформатський, роботи якого стосувалися синтезів за допомогою металоорганічних сполук. Наукові пошуки І.Осипова – представника харківської хімічної школи М.Бекетова – та професора Новоросійського університету П.Павлова з питань термохімічних процесів сприяли розвитку фізичної хімії. Основоположником колоїдної хімії в Україні вважається А.Думанський, який з 1912 р. викладав у Київському університеті курс колоїдної хімії і того ж року видав монографію “Про колоїдні речовини”.
У Львівському університеті питання загальної і фармацевтичної хімії вивчав засновник наукової школи хіміків у Львові Б.Радзішевський. Дослідження в галузі фізичної хімії тут проводили С.Толочко, В.Кемула.
Помітний внесок у розвиток і демократизацію науки, в справу популяризації наукових знань робили наукові товариства, багато з яких діяли при університетах. Так, при Київському університеті налічувалося десять наукових товариств, при Харківському – працювало вісім, у Новоросійському – чотири.
Велике значення для розвитку технічних знань в Україні мала діяльність філіалів Російського технічного товариства у Києві, Одесі, Харкові та інших містах. Найактивнішим серед них було Київське відділення Російського технічного товариства, яке очолював професор університету і політехнічного інституту Г.Де-Метц. До його складу в 1915 р. входило сім відділів: архітектурний, механіко-будівельний, цукровий, фотографічний, електротехнічний, теплотехнічний, борошномельний.
Помітну роль у розвитку авіаційної справи, теоретичну основу якої заклали М.Жуковський і К.Ціолковський, відіграли добровільні повітроплавальні товариства, гуртки і аероклуби. 1908 р. в Одесі було засновано аероклуб, у якому вже через два роки налічувалося близько 140 членів. Його вихованцями були піонери повітроплавання С.Уточкін та М.Єфимов, який 8 березня 1910 р. здійснив над Одесою перший у Росії політ на літаку.
1908 р. повітроплавальний гурток організувався при Київському політехнічному інституті, а через рік виникло Київське товариство повітроплавання. Невдовзі вони об’єдналися в єдине товариство. Його керівником став професор політехнічного інституту М.Делоне. У товаристві успішно працювали такі видатні конструктори і льотчики, як Д.Григорович, І.Сікорський, П.Нестеров, Ф.Андерс, професор політехнічного інституту О.Кудашев. І.Сікорський уславився як конструктор перших у світі надпотужних багатомоторних літаків “Російський витязь” та “Ілля Муромець”. Заслуга створення перших гідролітаків типу “летючий човен” належить колишньому студенту КПІ Д.Григоровичу. Сконструйовані ним моделі гідролітаків широко використовувались у бойових діях під час Першої світової війни. Лише в Києві протягом 1909-1912 рр. було створено близько 40 дослідних літаків різних типів. 27 серпня 1913 р. над Сирецьким аеродромом у Києві П.Нестеров вперше в історії авіації здійснив одну з найскладніших фігур вищого пілотажу – “мертву петлю”, яка пізніше дістала назву “петлі Нестерова”.
Новий етап у розвитку української науки розпочався з розпадом Російської імперії. Установчі збори Української Академії наук (УАН) відбулися у листопаді 1918 р. Першим президентом академії став відомий вчений, мінералог, кристалограф, геохімик В.Вернадський. УАН складалася з трьох відділів і нараховувала 12 членів. 12 лютого 1919 р. в Києві відбулись загальні збори учених – засновників академії. У постанові від 4 липня 1919 р. Раднарком УСРР зазначав, що утворення Академії наук має першочергове значення для розвитку науки в Україні. Наприкінці 1920 р. у складі її трьох відділів працювали вже три інститути, 26 кафедр, 15 наукових комісій та комітетів. Уряд взяв на себе фінансування УАН.
У зв’язку з відмовою у квітні 1921 р. В.Вернадського від своїх обов’язків президентом УАН було обрано колишнього міністра науки і культури в уряді гетьмана П.Скоропадського М.Василенка. Після ліквідації у 1920 р. університетів наукова діяльність в УСРР зосереджувалась переважно в установах УАН. У червні 1921 р. РНК УСРР схвалив постанову, згідно з якою академія визначалася найвищою науковою державною установою республіки. Після укладення Ризького мирного договору у березні 1921 р. УАН перейменували на перейменовано на Всеукраїнську Академію наук (ВУАН). Такою назвою декларувався намір об’єднати в рамках однієї організації наукову інтелігенцію всієї України. Відносини ВУАН з керівництвом радянської України були напруженими. Зв’язки із західними вченими швидко зійшли нанівець. Влада не визнала повноважень М.Василенка, і в березні 1922 р. президентом обрали академіка О.Левицького, але у травні 1922 р. після його смерті президентом став В.Липський, який обіймав цю посаду до 1928 р.
У 20-ті рр. ХХ ст. розвиток науки спрямовувався в загальнодержавному масштабі. Для керівництва діяльністю наукових установ республіки при Народному комісаріаті освіти було створено Головне управління наукових установ – Головнаука, а на ВУАН покладалося завдання координувати й організовувати діяльність наукових установ республіки та окремих учених, вивчати досягнення науки за кордоном, спрямовувати розвиток науки і техніки відповідно до потреб народного господарства.
Основним науковим осередком стали науково-дослідні кафедри при учбових закладах та ВУАН. При кафедрах налагоджувалося навчання аспірантів. Майже щорічно проводились вибори в дійсні члени, а з 1924 р. – у члени-кореспонденти ВУАН. Наприкінці 1920-х рр. у систему ВУАН входило близько 40 дослідних наукових установ – інститути, комісії, кабінети, кафедри. Наукову роботу вели 37 дійсних членів ВУАН, 111 штатних і 275 позаштатних наукових працівників.
Чимало науково-дослідних установ, зокрема кафедри Харківського технологічного, Катеринославського гірничого та Київського політехнічного інститутів, виконували завдання по відбудові підприємств. Розпочалося планомірне дослідження Донецького вугільного, Криворізького залізорудного та Нікопольського марганцевого басейнів. На базі радіологічної лабораторії 1925 р. в Одесі було створено хіміко-радіологічний інститут. Помітні досягнення у 1920-ті рр. в Україні відбулися у розвитку радіофізики. Під керівництвом Д.Рожанського вперше в світі було створено магнетронний генератор, який пізніше став одним з основних елементів радіолокаційної апаратури.
Значних успіхів було досягнуто в галузі математики й механіки. Дослідження М.Крилова з теорії нелінійних диференційних рівнянь стали основою для формування київської школи нелінійної механіки. У галузі теорії диференційних рівнянь з частинними похідними успішно працював Г.Пфейффер.
Керівництво України на межі 20-30-х рр. ХХ ст. приділяло значну увагу розвиткові науки. Бюджет ВУАН у 1932 р. становив майже 1,5 млн. крб. У травні 1928 р. президентом ВУАН було обрано академіка Д.Заболотного. Серед новообраних академіків були засновник електрозварювальної школи в Україні Є.Патон, хімік-технолог Є.Орлов. У 1930 р. президентом ВУАН став О.Богомолець.
З 1930 р. в системі Академії наук основною науково-організаційною ланкою став інститут. В академії було створено два відділи: природничо-технічний (до нього, зокрема, входили математичні, індустріально-технічні, фізико-хімічні науки) та соціально-економічний. З метою підготовки наукових кадрів у 1930 р. в академії було створено аспірантуру.