Ведущим научным центром страны был и Петербургский Императорский университет, где работали многие выдающиеся представители национальной науки, в том числе профессора Пафнутий Львович Чебышев (математика), Николай Николаевич Бекетов (физика и химия), Андрей Николаевич Бекетов (ботаника), Константин Федорович Герман (экономика), Константин Иванович Арсеньев (статистика и география), Измаил Иванович Срезневский (лингвистика и филология) и Николай Герасимович Устрялов (история).
Крупными научными центрами страны являлись также Юрьевский Императорский университет, где преподавали выдающийся русский астроном, основатель и директор знаменитой Пулковской обсерватории (1839) академик Василий Яковлевич Струве и выдающийся профессор медицины Николай Иванович Пирогов, и Казанский Императорский университет, который прославили своими работами такие выдающиеся русские ученые, как профессор математики Николай Иванович Лобачевский и профессора химии Николай Николаевич Зинин и Александр Михайлович Бутлеров.
Значительный вклад в развитие русской науки внесли и ученые Петербургской Академии наук. В частности, академики Михаил Васильевич Остроградский и Виктор Яковлевич Буняковский сделали целый ряд крупных открытий в математической физике, в области интегральных исчислений, теории чисел, неравенств, упругости и баллистики, что имело не только исключительно важное теоретическое значение, но практическое применение в астрономии, оптике и механике.
Крупные открытия были сделаны русскими учеными в области экспериментальной и теоретической физики. Академик Василий Владимирович Петров, изучавший теорию электропроводности и электрических явлений в газах, открыл закон о переходе электрической энергии в тепловую и световую (1802), а также изобрел электрическую дугу и гальванометр. Академик Эмилий Христианович Ленц, изучавший проблемы магнитной индукции, открыл знаменитое «правило Ленца» (1833) о направлениях индуктивного тока, а также экспериментально обосновал закон Джоуля-Ленца (1842) о количестве теплоты, выделяемой в проводнике через прохождение через него электрического тока. Кроме того, совместно с академиком Б.С. Якоби он создал методы расчета электромагнитов. Академик Борис Семенович Якоби изобрел электродвигатель (1834) и создал метод гальванопластики (1838), а также совместно с академиком П.Л. Шиллингом сконструировал несколько типов электромагнитных телеграфных аппаратов (1839–1850). Открытия этих ученых имели не только теоретическое, но и практическое значение, в частности при электроплавке металлов и создании системы электрического освещения.
Крупные открытия в биологии были сделаны основоположником отечественной эмбриологии академиком Карлом Марксом Бэром, который впервые открыл яйцеклетку у млекопитающих, установил сходство эмбрионов высших и низших типов позвоночных животных, а также последовательное появление в эмбриогенезе признаков типа, класса, отряда и подотряда.
Не менее значимые открытия в науке были сделаны университетской профессурой. Выдающийся русский математик, ректор Казанского университета Николай Иванович Лобачевский (1792―1856) вошел в историю русской и мировой науки как создатель знаменитой «неевклидовой геометрии» (1826), которая была основана на абсолютно иной аксиоме о параллельных прямых, и в силу этого обстоятельства внесла коренные изменения в традиционные представления о природе пространства и многих геометрических теорем.
Другой выдающийся русский математик Пафнутий Львович Чебышев (1821–1894) стал автором теории наилучшего приближения функций с помощью многочленов, в теории вероятности доказал закон больших чисел, а в теории чисел доказал асимптотический закон распределения простых чисел и т. д.
Значительный вклад в развитие национальной науки внесли два выдающихся профессора химии — Александр Михайлович Бутлеров (1828―1886) и Николай Николаевич Зинин (1812―1880). Бутлеров создал и обосновал фундаментальную теорию химического строения веществ (1861), согласно которой свойства всех химических веществ определяются порядком связей атомов в молекулах и их взаимодействием друг с другом. Кроме того, он первым объяснил явления изометрии, а также синтезировал ряд органических соединений (уротропин, полимер формальдегида) и получил изобутилен и его полимерные соединения. Зинин открыл метод получения ароматических аминов и впервые синтезировал этим методом анилин (1842) — искусственный краситель, который сыграл исключительно важную роль в развитии российской текстильной промышленности.
Огромный вклад в российскую и мировую науку внес великий русский хирург Николай Иванович Пирогов (1810―1881), ставший основоположником военно-полевой и анатомической хирургии. К числу его несомненных заслуг относится изобретение эфирного наркоза (1847), а также разработка метода внутривенного наркоза (1850). Кроме того, он создал фундаментальный четырехтомный труд «Топографическая анатомия» (1851–1854), получивший всеобщее признание в мире.
Первая половина XIX в. ознаменовалась крупными достижениями в области общественных наук и, прежде всего, истории. Неоценимый вклад в развитие исторических знаний внесли:
• Николай Михайлович Карамзин (1766–1826), создавший на базе различных первоисточников, в том числе древнерусских летописей, четырехтомную «Историю государства Российского» (1816―1829), в которой выступил апологетом самодержавной монархии и ярым сторонником норманнской теории происхождения Древнерусского государства.