У Київському університеті працював засновник Київської алгебраїчної школи Д. Граве, який вивчав теорію груп. У Харківському університеті великий внесок у розвиток математики зробили професори В. Стєклов, Д. Синдов, С. Берштейн. Для розвитку фізики й радіофізики багато зробив професор Харківського університету Д. Рожанський — основоположник Харківської школи радіофізиків. Світовою популярністю користувалися праці з теоретичної механіки академіка С. Тимошенка, географів П. Тутковського, В. Лінського, геолога Р. Медвецького, фізика М. Пильчикова та ін. Видатний фізик В. Грабовський поряд з американцями В. Зворикіним і Ф. Фарнсуортом став одним із засновників теорії й практики телебачення. Уперше відкрив випромінювання, назване пізніше рентгенівськими променями, український фізик І. Пулюй, який працював у наукових установах Праги, Відня, Вюрцбурга. Широко розвинулася хімічна наука. У Києві плідно працювали С. Реформаторський, а в Харкові — І. Осипов. У біології й медицині відомими були професори Київського університету О. Сєверцов, С. Навалишин, у Харкові — В. Арнольді, В. Данилевський, М. Трінклер, М. Гіршман. Багато зроблено епідеміологами й мікробіологами М. Гамалією, Д. Заболотним для боротьби з чумою, холерою, тифом, туберкульозом. Розширювалися дослідження з проблем геолого-географічних наук. А. Краснов — професор Харківського університету — вивчав природу України. Розвивається повітроплавання. У 1908 р. в Одесі створено перший у Росії аероклуб. Його члени С. Уточкін та М. Єфимов у 1910 р. здійснили перші в Росії польоти на аероплані. Російський льотчик П. Нестеров, член Київського товариства повітроплавання, у серпні 1913 р. в Києві вперше продемонстрував «мертву петлю».
Першим українським пілотом, видатним корабельним інженером був член Революційної української партії Левко Мацієвич (1877–1910).
Гуманітарні науки розвивалися в умовах гострої ідеологічної боротьби.
В історії найвидатнішим ученим початку XX ст. став Михайло Грушевський. «Історія України-Руси» у 10-ти томах — багатотомна праця, у якій уперше в широкому плані висвітлена історія України до 1663 р. У цей же час плідно працювали такі історики, як О. Єфименко, В. Іконников, Д. Багалій, В. Барвінський, Д. Яворницький, В. Біднов, Я. Новицький та ін.
У ході революційних подій 1905–1907 рр. покращилися можливості для наукової праці і в Наддніпрянській Україні. Наприкінці 1906 р. тут був затверджений статут Українського наукового товариства, що почало свою діяльність у 1907 р. під керівництвом
М. Грушевського. Фактично це був фундамент майбутньої національної Академії наук. Однак політична атмосфера в країні змусила його припинити друкування своїх «Записок», а випуск наукових збірників перенести до Москви.
