С началом войны главными направлениями в работе научных учреждений стали разработка проблем оборонного значения, помощь военной промышленности в освоении новых видов и технологий производства, расширение сырьевой базы, исследование фундаментальных проблем. Главные научные центры страны переместились на восток - в Казань, на Урал, в Среднюю Азию.
В годы войны были созданы выдающиеся образцы военной техники: истребители А.С. Яковлева и С.А. Лавочкина, штурмовики СВ. Ильющина, бомбардировщики А.Н. Туполева, Н.Н. Поликарпова и В.М. Петлякова.
Учёные и конструкторы сумели усовершенствовать танк Т-34, созданный в 1940 году, что позволило усилить его огневую мощь.
Метод скоростной автоматической сварки Е.О. Патона позволил в 8-10 раз увеличить производительность труда при сварке бронекорпусов танков.
Открытия П.Л. Капицы в области физики низких температур позволили начать массовое производство жидкого кислорода, необходимого как госпиталям, так и военному производству.
А.Н. Колмогоров установил принципы стрельбы по малоизвестным целям. В.А. Алексеев разработал методы эффективного заградительного огня зенитной артиллерии.
Конструкторы стрелкового оружия В.А. Дегтярёв, Г.С. Шпагин, Ф.В. Токарев создали мощные и простые в обращении пулеметы и автоматы.
Открытия А.А. Бочвара в разработке новых сплавов для военной техники привели к сокращению потребления алюминия на 20%.
Учёные-физики под руководством А.П. Александрова разработали метод размагничивания корпусов кораблей, что защитило их от неконтактных вражеских мир.
Географы и геологи под руководством А.Е. Ферсмана дали точную оценку рынков минерального сырья зарубежных стран, позволяющих учесть потенциал воюющих стран, вел активную разведку новых залежей полезных ископаемых на территории нашей страны
В 1942 году под руководством ИВ. Курчатова продолжились работы по атомной проблематике. В 1944 году был запущен ускоритель заряженных частиц. Всё это привело к ускорению разработки и создания ядерного оружия.