Большой вклад в развитие военно-технических знаний внесли новые специализированные военные академии, в частности, Академия механизации и моторизации РККА (М.Я. Германович), Артиллерийская академия РККА (Д.Д. Тризна), Военно-инженерная академия РККА (Г.В. Зиновьев), Военно-химическая академия РККА (Я.Л. Авиновицкий), Военно-электротехническая академия РККА (К.Е. Полищук), Военно-транспортная академия РККА (С.А. Пугачев) и другие.
В 1930-х гг. во главе всех крупных научных центров (НЦ) и НИИ АН СССР стояли крупные ученые, создатели выдающихся научных школ и новых исследовательских направлений: академики А.П. Карпинский, И.П. Павлов, А.Н. Бах, В.П. Волгин, И.М. Губкин, А.Ф. Иоффе, В.Л. Комаров, Г.М. Кржижановский, Н.С. Курнаков, Н.Я. Марр, А.Н. Туполев, Е.О. Патон, И.П. Бардин, Н.И. Вавилов, С.И. Вавилов, Н.П. Горбунов, П.Л. Капица, Н.Н. Семенов, А.А. Богомолец, Т.Н. Кара-Ниязов и другие.
Годы первых пятилеток были отмечены важными достижениями в разных областях научных знаний. Выдающиеся советские математики
— академики И.М. Виноградов, С.Н. Бернштейн, А.Н. Колмогоров, Д.Ф. Егоров, Л.С. Понтрягин и Н.Н. Боголюбов внесли крупнейший вклад в развитие новейших разделов математики и ее приложений, в частности, математического описания теории вероятностей («Аксиоматика А.Н. Колмогорова» 1933), аналитической теории чисел («Метод тригонометрических сумм И.М. Виноградова» 1934), топологии («Двойственность Л.С. Понтрягина» 1934―1936), приближенных методов математического анализа и дифференциальных уравнений («Теория нелинейных колебаний Н.М. Крылова―Н.Н. Боголюбова» 1937) и т. д.Выдающиеся советские физики
сделали целый ряд крупных открытий мирового уровня. В частности, академики Л.И. Мандельштам и Г.С. Ландсберг исследовали явления комбинационного рассеяния света на кристаллах (1928); академик И.Е. Тамм разработал квантовую теорию этого явления, названную «состоянием Тамма» (1929); академик Д.В. Скобельцын открыл метод обнаружения (треков) космических лучей (1930); академики С.И. Вавилов и П.А. Черенков экспериментальным путем обнаружили особое свечение чистых жидкостей под действием гамма-лучей, которое получило название «эффект Вавилова-Черенкова» (1934); академики И.Е. Тамм и И.М. Франк создали теоретическое обоснование этого эффекта, названное «формулой Франка―Тамма» (1937); академик Н.Н. Семенов стал родоначальником теории цепных реакции (1934) и т. д.В начале 1930-х гг. в СССР получили дальнейшее развитие исследования по физике атомного ядра. Первые успехи в этой области были связаны с теоретическими работами, посвященными протонно-нейтронной модели ядра (Д.Д. Иваненко) и обменным силам в ядре (И.Е. Тамм, Д.Д. Иваненко). В 1932 г. после открытия нейтрона выдающийся физик Л.Д. Ландау предсказал существование нейтронного состояния вещества, а в 1934 г. другой выдающийся физик И.В. Курчатов открыл явление разветвления ядерных реакций. Эти два крупнейших открытия физики атомного ядра позволили в 1937 г. в Радиевом институте АН СССР под руководством И.В. Курчатова, Л.В. Мысовского и В.Н. Рукавишникова создать первый в мире циклотрон — установку для расщепления атомного ядра.
В середине 1930-х гг. больших успехов достигли академики А.Ф. Иоффе, И.Е. Тамм, И.К. Кикоин и другие крупные ученые в области физики твердого тела, полупроводников и диэлектриков. Тогда же, в 1934 г. академик П.Л. Капица создал первый в мире гелиевый ожижитель, и его последующие разработки в этой области стали большим вкладом в развитие советской и мировой техники ожижения газов.
В первой половине 1930-х гг. под руководством профессора П.К. Ощепкова были созданы первые радиолокаторы, а профессор А.Л. Чижевский стал одним из пионеров электронной технологии, основанной на применении электронных и ионных пучков, электрических и электромагнитных полей. Кроме того, этот выдающийся ученый стал основоположником гелиобиологии — науки о взаимосвязи солнечных явлений с жизнью земных организмов, которая в те годы была несправедливо подвергнута критике.
Блестящая школа советских ученых-механиков
под руководством академика С.А. Чаплыгина сложилась в знаменитом Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ), созданном в 1918 г. профессором Н.Е. Жуковским. Благодаря С.А. Чаплыгину, который смог собрать и воспитать выдающуюся плеяду молодых ученых — М.В. Келдыша, М.А. Лаврентьева, С.А. Христиановича, Н.Е. Кочина, Л.Н. Сретенского и других, этот институт быстро превратился в уникальный научный центр теоретических и экспериментально-прикладных исследований в области гидроаэродинамики, гидромашиностроения, кораблестроения и других важнейших отраслей промышленного производства. Для развертывания научно-исследовательских работ в этих областях из ЦАГИ были выделены отдел авиационных материалов и винтомоторный отдел, на базе которых в 1930 г. были созданы Всесоюзный институт авиационных материалов (И.И. Сидорин) и Центральный институт авиационного моторостроения (И.Э. Марьямов).