В декабре 1929 г. органы ОГПУ СССР молниеносно создают Особую комиссию по выявлению заговора в Академии наук СССР во главе с Я.Х. Петерсом и Я.С. Аграновым, которые в считанные дни сфабриковали печально знаменитое «академическое дело». По данному делу были арестованы свыше 100 крупнейших ученых, главным образом, гуманитарии — историки, филологи и философы, которых обвинили в том, что они намеренно скрывают от советского правительства документы «большого политического значения», которые якобы могут сыграть важную роль «в борьбе с врагами Октябрьской революции», в том числе акты отречения от престола царя Николая II и великого князя Михаила Александровича, архив шефа Отдельного корпуса жандармов генерал-лейтенанта В.Ф. Джунковского, материалы Департамента полиции и т. д.
В январе 1930 г. Ленинградское управление ОГПУ, которое возглавил Ф.Д. Медведь, из части арестованных ученых быстро смастерило монархическую контрреволюционную организацию — «Союз борьбы за возрождение свободной России» во главе с крупнейшим русским историком академиком С.Ф. Платоновым, члены которой якобы были в одной связке с членами «Промпартии» (Л.К. Рамзин, П.И. Пальчицкий, Н.Ф. Чарновский) и «Трудовой крестьянской партии» (Н.Д. Кондратьев, А.В. Чаянов, Л.Н. Литошенко), процессы над которыми прошли в 1930–1932 гг.
Открытый процесс по «академическому делу» так и не состоялся и судьбу арестованных ученых во внесудебном порядке решила коллегия ОГПУ, которая своим постановлением в августе 1931 г. приговорила к различным срокам заключения и ссылки 29 человек, в том числе академиков и профессоров С.Ф. Платонова, Е.В. Тарле, Ю.В. Готье, Н.П. Лихачева, М.К. Любавского, С.В. Бахрушина, Н.В. Измайлова, В.Г. Дружинина, С.В. Рождественского, Д.Н. Егорова и других. После погрома Академии наук в 1930 г. она перешла в ведение Ученого комитета ЦИК СССР, а чуть позже, в декабре 1933 г., вышло специальное постановление ЦИК СССР, в соответствии с которым Академия наук СССР была передана в прямое подчинение СНК СССР, что окончательно поставило ее под полный контроль партийно-государственных структур.
В январе 1934 г. под руководством Г.С. Люшкова органы ОГПУ СССР фабрикует новое «дело славистов», или «дело Российской национальной партии», по которому были арестованы и приговорены к различным срокам заключения более 30 выдающихся ученых, в том числе члены АН СССР М.Н. Сперанский, Н.Н. Дурново, В.Н. Перетц, Г.А. Ильинский, А.М. Селищев, В.В. Виноградов, Н.П. Сычев, В.Н. Сидоров и другие, которым инкриминировали стремление к «свержению советской власти и установлению в стране фашистской диктатуры».
Тем не менее, в годы первых пятилеток значительных успехов достигли крупные научные учреждения Академии наук СССР, созданные после революции, в частности, Центральный аэрогидродинамический институт (С.А. Чаплыгин), Государственный оптический институт (С.И. Вавилов), Институт биологической физики (А.М. Кузин), Институт физико-химического анализа (Н.С. Курнаков), Физико-технический институт (А.Ф. Иоффе), Институт физиологии (И.П. Павлов), Почвенный институт им. В.В. Докучаева (Б.Б. Полынов) и другие. Одновременно в начале 1930-х гг. были созданы и новые академические заведения, в частности Геологический институт (В.А. Обручев), Энергетический институт (И.И. Дудкин) и Институт химической физики (Н.Н. Семенов). В результате уже к концу первой пятилетки в составе АН СССР работали 28 академических институтов, а общая численность академических учреждений страны насчитывала 66 крупных научных центров.
В 1934 г. перевод Академии наук СССР из Ленинграда в Москву вызвал перевод в столицу и многих академических научных учреждений, в частности Президиума АН СССР, физико-математических, химических, геологических и биологических учреждений. Кроме того, тогда же был создан целый ряд новых академических научно-исследовательских институтов — Математический институт имени В.А. Стеклова (И.М. Виноградов), Физический институт имени П.Н. Лебедева (С.И. Вавилов), Институт органической химии (А.Б. Фаворский, Н.Д. Зелинский), Институт обшей и неорганической химии (Н.С. Курнаков), Институт физических проблем (П.Л. Капица) и другие.
С середины 1930-х гг. стала активно развиваться целая сеть научно-исследовательских институтов в вузах, и только в системе университетов стали действовать 26 научно-исследовательских институтов, несколько десятков лабораторий, станций, обсерваторий и других научных учреждений. В частности, при Казанском университете был создан Химический научно-исследовательский институт им. А.М. Бутлерова, при Горьковском университете — Научно-исследовательский физико-технический институт, при Томском университете — Государственный научно-исследовательский институт математики и механики и т. д.
Большой вклад в развитие военно-технических знаний внесли новые специализированные военные академии, в частности, Академия механизации и моторизации РККА (М.Я. Германович), Артиллерийская академия РККА (Д.Д. Тризна), Военно-инженерная академия РККА (Г.В. Зиновьев), Военно-химическая академия РККА (Я.Л. Авиновицкий), Военно-электротехническая академия РККА (К.Е. Полищук), Военно-транспортная академия РККА (С.А. Пугачев) и другие.
В 1930-х гг. во главе всех крупных научных центров (НЦ) и НИИ АН СССР стояли крупные ученые, создатели выдающихся научных школ и новых исследовательских направлений: академики А.П. Карпинский, И.П. Павлов, А.Н. Бах, В.П. Волгин, И.М. Губкин, А.Ф. Иоффе, В.Л. Комаров, Г.М. Кржижановский, Н.С. Курнаков, Н.Я. Марр, А.Н. Туполев, Е.О. Патон, И.П. Бардин, Н.И. Вавилов, С.И. Вавилов, Н.П. Горбунов, П.Л. Капица, Н.Н. Семенов, А.А. Богомолец, Т.Н. Кара-Ниязов и другие.
Годы первых пятилеток были отмечены важными достижениями в разных областях научных знаний. Выдающиеся советские математики — академики И.М. Виноградов, С.Н. Бернштейн, А.Н. Колмогоров, Д.Ф. Егоров, Л.С. Понтрягин и Н.Н. Боголюбов внесли крупнейший вклад в развитие новейших разделов математики и ее приложений, в частности, математического описания теории вероятностей («Аксиоматика А.Н. Колмогорова» 1933), аналитической теории чисел («Метод тригонометрических сумм И.М. Виноградова» 1934), топологии («Двойственность Л.С. Понтрягина» 1934―1936), приближенных методов математического анализа и дифференциальных уравнений («Теория нелинейных колебаний Н.М. Крылова―Н.Н. Боголюбова» 1937) и т. д.
Выдающиеся советские физики сделали целый ряд крупных открытий мирового уровня. В частности, академики Л.И. Мандельштам и Г.С. Ландсберг исследовали явления комбинационного рассеяния света на кристаллах (1928); академик И.Е. Тамм разработал квантовую теорию этого явления, названную «состоянием Тамма» (1929); академик Д.В. Скобельцын открыл метод обнаружения (треков) космических лучей (1930); академики С.И. Вавилов и П.А. Черенков экспериментальным путем обнаружили особое свечение чистых жидкостей под действием гамма-лучей, которое получило название «эффект Вавилова-Черенкова» (1934); академики И.Е. Тамм и И.М. Франк создали теоретическое обоснование этого эффекта, названное «формулой Франка―Тамма» (1937); академик Н.Н. Семенов стал родоначальником теории цепных реакции (1934) и т. д.
В начале 1930-х гг. в СССР получили дальнейшее развитие исследования по физике атомного ядра. Первые успехи в этой области были связаны с теоретическими работами, посвященными протонно-нейтронной модели ядра (Д.Д. Иваненко) и обменным силам в ядре (И.Е. Тамм, Д.Д. Иваненко). В 1932 г. после открытия нейтрона выдающийся физик Л.Д. Ландау предсказал существование нейтронного состояния вещества, а в 1934 г. другой выдающийся физик И.В. Курчатов открыл явление разветвления ядерных реакций. Эти два крупнейших открытия физики атомного ядра позволили в 1937 г. в Радиевом институте АН СССР под руководством И.В. Курчатова, Л.В. Мысовского и В.Н. Рукавишникова создать первый в мире циклотрон — установку для расщепления атомного ядра.
В середине 1930-х гг. больших успехов достигли академики А.Ф. Иоффе, И.Е. Тамм, И.К. Кикоин и другие крупные ученые в области физики твердого тела, полупроводников и диэлектриков. Тогда же, в 1934 г. академик П.Л. Капица создал первый в мире гелиевый ожижитель, и его последующие разработки в этой области стали большим вкладом в развитие советской и мировой техники ожижения газов.
В первой половине 1930-х гг. под руководством профессора П.К. Ощепкова были созданы первые радиолокаторы, а профессор А.Л. Чижевский стал одним из пионеров электронной технологии, основанной на применении электронных и ионных пучков, электрических и электромагнитных полей. Кроме того, этот выдающийся ученый стал основоположником гелиобиологии — науки о взаимосвязи солнечных явлений с жизнью земных организмов, которая в те годы была несправедливо подвергнута критике.
Блестящая школа советских ученых-механиков под руководством академика С.А. Чаплыгина сложилась в знаменитом Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ), созданном в 1918 г. профессором Н.Е. Жуковским. Благодаря С.А. Чаплыгину, который смог собрать и воспитать выдающуюся плеяду молодых ученых — М.В. Келдыша, М.А. Лаврентьева, С.А. Христиановича, Н.Е. Кочина, Л.Н. Сретенского и других, этот институт быстро превратился в уникальный научный центр теоретических и экспериментально-прикладных исследований в области гидроаэродинамики, гидромашиностроения, кораблестроения и других важнейших отраслей промышленного производства. Для развертывания научно-исследовательских работ в этих областях из ЦАГИ были выделены отдел авиационных материалов и винтомоторный отдел, на базе которых в 1930 г. были созданы Всесоюзный институт авиационных материалов (И.И. Сидорин) и Центральный институт авиационного моторостроения (И.Э. Марьямов).
Наряду с крупными конструкторскими бюро А.Н. Туполева, С.В. Ильюшина и Н.Н. Поликарпова успешно работали и небольшие КБ под руководством К.А. Калинина, Д.М. Григоровича, А.И. Путилова, А.С. Яковлева, В.Б. Лаврова, Г.М. Бериева и других конструкторов, которые в кратчайшие сроки создали мощную научно-промышленную базу всего советского самолетостроения. В эти годы с