La biología, la química, la ciencia de materiales y la física eran campos en los que los ciudadanos soviéticos siempre sobresalieron.
El caso más notable fue el del agrónomo Trofim Lysenko —y que dio lugar al Lysenkoísmo—, quien rechazó la teoría cromosomática de la herencia generalmente aceptada por los genetistas modernos.
El físico y químico Nikolái Semiónov fue el primer ciudadano soviético que ganó el Premio Nobel, recibiéndolo en 1956.
Debido al programa de choque dirigido por Ígor Kurchátov, la Unión Soviética fue el segundo país en desarrollar una bomba atómica, testada en 1949, sólo cuatro años después de que lo hicieran los Estados Unidos.
La Unión Soviética detonó una bomba de hidrógeno en 1953, sólo diez meses después que los norteamericanos.
A diferencia de los países occidentales, la mayoría de la investigación soviética no tenía lugar en las universidades, sino en institutos especiales destinados a investigación y desarrollo.
Tras la muerte del líder soviético y la consiguiente desestalinización, fue renombrado Premio Estatal de la URSS, y el nuevo Premio Lenin se convirtió en el máximo galardón para la ciencia soviética.