Економічні та соціальні потреби суспільства, що модернізувалось, значно прискорили розвиток вітчизняної науки і техніки. Цілий ряд науково-технічних досягнень засвідчив високий рівень інженерної думки. Більшість досліджень була тісно пов’язана із виробництвом.
У дослідженні Донбасу велику роль відіграв геолог Л.Лутугін. Розроблена ним карта геологічної будови Донецького басейну була відзначена золотою медаллю на Всесвітній виставці, а його висновки не втратили науково-промислового значення до нашого часу. Комплексним процесам розробки й експлуатації вугільних родовищ Донбасу були присвячені наукові дослідження професора О.Терпигорева.
Розвиткові вітчизняної авіації сприяв перший аероклуб, відкритий 1908 року в Одесі. Його вихованці М.Н.Єфимов і С.І.Уточкін брали участь у вітчизняних і міжнародних авіаційних змаганнях і добивалися рекордів швидкості, висоти і тривалості польоту. Військовий льотчик П.Нестеров під час служби в Україні (1913-1914 рр.) обґрунтував теорію вищого пілотажу і продемонстрував на практиці низку прийомів, зокрема знамениту «мертву петлю», чим вивів вітчизняну авіацію на одне з перших місць у світі.
Успіхи у повітроплаванні сприяли технічному прогресові авіації. В 1912 р. у майстерні Одеського аероклубу було побудовано близько двадцяти аеропланів різних систем. Пізніше на базі цієї майстерні виник авіаційний завод. Ряд літаків власної конструкції збудував член Харківського аероклубу, авіаційний конструктор С.Гризодубов.
Інтенсивне будівництво нових конструкцій літаків, вертольотів і планерів розгорнулося в Києві на базі Київського товариства повітроплавання (1907-1916 рр.), одного з найбільш активних у країні. Саме тут розпочинали свою діяльність Д.Григорович - конструктор першого в світі гідролітака (1912), І.Сікорський – конструктор перших у світі багатомоторних літаків (1912-1914). Потомствений робітник київського заводу «Арсенал» Ф.Андерс у 1911 р. збудував дирижабль «Київ» оригінальної конструкції, який цього ж року здійснив перші експериментальні польоти.
Відомими вченими у галузі радіофізики, радіотехніки були Д.Рожанський, Т.Кравець, М.Пильчиков. У галузі медицини Д.Заболотний першим запропонував ефективні шляхи боротьби з чумою. Видатний біолог І.Мечников (1845-1916), який тривалий час працював в Новоросійському університеті (Одеса), згодом переїхав до Парижа, де заснував лабораторію при славнозвісному Пастерівському науково-дослідному інституті. Український учений удостоївся найвищої світової наукової нагороди – Нобелівської премії (1908) за досягнення у новій галузі біології та медицини – імунології (вчення про захисні властивості живого організму від інфекційних захворювань). На пропозицію повернутися на Батьківщину І.Мечников відповів рішучою відмовою, підкресливши, що царизм здійснює цілеспрямовану політику руйнування вітчизняної науки.
18 років (1898-1915) прожив у Індії виходець з України В.Хавкін (учень І.Мечникова). Разом із місцевими лікарями він брав активну участь у ліквідації епідемій чуми і холери, заснував у Бомбеї бактеріологічний інститут, що й донині носить його ім’я.
Вчені-ботаніки С.Навашин і В.Липський одними з перших дали науковий опис рослинного світу Середньої Азії, Індонезії, Північної Африки.
Розвивалися і гуманітарні науки. Вагомим внеском у розвиток української лінгвістики став чотиритомний словник української мови Б.Грінченка (1907-1909 рр.). Визначні досягнення мали вітчизняні історики, які досліджували й популяризували славне минуле українського народу. Зокрема, київський археолог В.Хвойко відкрив і дослідив перші пам’ятки Трипільської культури. Величезний внесок у розвиток вітчизняної історичної науки зробив професор Львівського університету, голова Наукового товариства імені Т.Шевченка, М.Грушевський, якій у 1907 р. заснував Українське наукове товариство у Наддніпрянщині. У Петербурзі в 1904 р. російською мовою вийшов його "Нарис історії українського народу", який тричі перевидавався у 1906, 1911, 1913 рр. У ті роки він працював і над своєю головною багатотомною фундаментальною працею "Історія України-Русі", в якій розробив і обґрунтував концепцію історії українського народу.
