По мнению многих авторов (А. Вдовин, Ю. Аксютин, А. Пыжиков), начавшийся после смерти И.В. Сталина процесс освобождения различных сфер научного творчества от жесткого партийного контроля и мелочной опеки со стороны разных государственных структур, преодоление существовавшего догматизма и начетничества, относительная терпимость к всегда существовавшему плюрализму мнений различных научных школ по-разному проявлялись в разных областях науки. В большей степени этот процесс затронул гуманитарные сферы научного творчества, которые всегда носили ярко выраженный идеологический характер, и в меньшей степени он сказался на развитии естественных и технических наук.
Жизненная необходимость разрешения атомной, ракетной и других оборонных проблем породила особые отношения руководства страны с крупными советскими учеными и наукой в целом. Колоссальные успехи советской науки, которые в ряде приоритетных направлений даже превосходили мировой уровень, еще больше подняли престиж советских ученых в обществе.
В мае 1955 г. совместным постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР «Об улучшении дела изучения и внедрения в народное хозяйство опыта и достижений передовой отечественной и зарубежной науки и техники», а также в решениях Пленума ЦК, прошедшего в июле 1955 г., были определены основные приоритеты развития страны в условиях начала научно-технической революции, выделены огромные финансовые и материальные ресурсы, которые увеличились почти в 9 раз. Кроме того, в 1955 г. для координации научно-производственных связей был реформирован старый ГКНТ СССР и создан Государственный комитет по новой технике во главе с выдающим организатором советского производства, заместителем председателя Совета Министров СССР генерал-полковником инженерно-технической службы В.А. Малышевым.
В эти годы крупные научные открытия были сделаны в сфере точных наук.
В частности, в 1957 г. в физике высоких и сверхвысоких энергий сотрудники Объединенного института ядерных исследований под руководством академика В.И. Векслера открыли самый мощный ускоритель элементарных частиц — знаменитый синхрофазотрон. В 1958―1959 гг. под руководством директора троицкого Института земного магнетизма профессора Н.В. Пушкова были открыты и исследованы внешний радиационный пояс Земли и магнитное поле Земли и Луны. В 1959―1962 г. под руководством трех выдающихся советских математиков — академиков Н.М. Крылова, В.С. Кулебакина и Н.Н. Боголюбова были созданы первые советские системы автоматического регулирования непрерывных производственных процессов и т.д.В те же годы ряд выдающихся научных открытий, сделанных советскими учеными во второй половине 1930-х — начале 1960-х гг., получили всеобщее признание во всем научном мире и были удостоены Нобелевских премий в области точных и естественных наук.
В частности, в 1956 г. премия по химии была присуждена академику Н.Н. Семенову за разработку теории цепных реакций; в 1958 г. премия по физике была присуждена академикам П.А. Черенкову, И.М. Франку и И.Е. Тамму за комплексное исследование и теоретическое обоснование явлений люминесценции; в 1961 г. премия по физике была присуждена академику Л.Д. Ландау за создание новаторской теории конденсированных сред, в частности, жидкого гелия; в 1964 г. премию по физике присудили академикам Н.Г. Басову и А.М. Прохорову за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию первого молекулярного генератора — лазера.В эти годы происходит существенное количественное и территориальное расширение сети научно-исследовательских институтов страны.
Только в системе Академии наук СССР в 1956―1962 гг. было создано более 80 крупных научных институтов, в том числе Институт теплофизики, Институт полупроводников, Институт катализа, Институт электронных управляющих машин, Институт вычислительной математики и математической геофизики, Институт физики высоких давлений, Институт ядерных исследований, Институт автоматики и электрометрии, Институт лазерной физики, Институт электрохимии, Институт радиационной биологии, Институт экономики и организации промышленного производства и другие. Тогда же талантом и трудом академиков М.А. Лаврентьева, С.Л. Соболева и других выдающихся советских ученых было создано знаменитое Сибирское отделение АН СССР, занявшее ведущие позиции в области прикладной математики и физики, возникли крупные научные и образовательные центры в Новосибирске, Красноярске, Томске, Хабаровске, Южно-Сахалинске и других городах.