В 1724 в Петербурге была основана Академия наук (начала работать в декабре 1725: см. Российская академия наук). На АН была возложена забота о развитии научных исследований и образования, об организации и проведении необходимых государству научно-технических работ. В 18 в. с АН была связана вся научная и культурная жизнь страны. Действовавший в составе АН Академический университет подготовил первые кадры отечественных учёных. В АН сосредоточилось географическое и естественнонаучное изучение страны: 2-я Камчатская (Великая северная) экспедиция 1733—43; комплексные (т. н. академические) экспедиции, охватившие Европейскую Россию, Урал и Сибирь 1768—74, и научно-картографические работы. При АН формировались новые исследовательские учреждения. В её состав вошли: Кунсткамера, физический кабинет (1725), обсерватория (30-е гг.), географический департамент (1729), химическая лаборатория (1748, по инициативе М. В. Ломоносова), мастерские, где создавались инструменты и приборы, испытывались изобретения и конструкции. В 1755 был открыт Московский университет, ставший вскоре одним из крупнейших центров науки и просвещения. Пополнилась сеть высших специальных училищ. В 1765 возникло первое русское научное общество — Вольное экономическое общество. В 1783 с целью изучения и совершенствования русского литературного языка основана Российская академия. Во 2-й половине 18 в. появились научные учреждения в Прибалтике: астрофизическая обсерватория (1753), ботанический сад и зоологический музей (80-е гг.) в Вильно (Вильнюс), астрономическая обсерватория в Митаве (Елгава).
В 1-й половине 19 в. в науке наметилась тенденция к углублённому изучению процессов и явлений природы, определению их внутреннего единства. Появились новые математические, физические, химические, биологические и другие научные дисциплины. Возрастала потребность в объединении учёных. Процесс создания новых научных учреждений, диктовавшийся развитием страны и русской науки, постоянно тормозился крепостническим строем, непоследовательным и противоречивым отношением правящих кругов к научной работе.
Ведущим научным учреждением страны оставалась АН. Расширился состав её подразделений. Пополнялись созданные при АН музеи (азиатский, ботанический, зоологический, минералогический, этнографический, нумизматический). В 1841 в АН была включена Российская академия (отделение русского языка и словесности, ОРЯС). Значительным событием стало создание Главной астрономической обсерватории (Пулковской, 1839) и Главной физической обсерватории (основана в 1849 при Министерстве финансов), в которых работали учёные АН. Потребность в образованных чиновниках, врачах, агрономах и др., особенно остро выявившаяся после реформы государственного управления и создания министерств (1802), вызвала рост числа учебных заведений. Были созданы лицеи, университеты в Дерпте, Казани, Харькове, Петербурге, Киеве; основаны учебные институты: лесной, корпуса инженеров путей сообщения, практический технологический; возобновил работу (1828) главный педагогический институт.
С начала 19 в. возникали научно-организационные подразделения при государственных ведомствах: военно-топографический отдел генерального (главного) штаба (1812, основан в 1797 как Депо карт), учёный комитет горного ведомства (1834), сельскохозяйственный учёный комитет министерства государственных имуществ (1857) и др. Они контролировали подготовку специалистов, организовывали необходимые научные изыскания (в ведомственном масштабе). Большую роль в развитии науки и культуры стали играть научные общества, создававшиеся в крупных губернских городах (преимущественно университетских). В научной жизни Москвы видное место заняли научные общества при Московском университете: истории и древностей российских (1804), медицинских и физических наук (1804), московское испытателей природы (1805), любителей российской словесности (1811) и др. В Петербурге активно работали минералогическое общество (1817, при Горном училище), физико-медицинское (1805), лесное (1834). Подобные общества появились в Прибалтике, Белоруссии, на Украине: рижское естествоиспытателей (1805), дерптское врачебное (1811), виленское научно-медицинское (1805), белорусское вольное экономическое (Минск, 1824), филотехническое (Харьков, 1811) и др. Первоначально их основной функцией было объединение учёных в целях взаимной информации, однако постепенно они начали брать на себя также и организацию исследований, выпуск литературы и т. п., превращаясь в центры научной работы.
К середине 19 в. число учреждений, проводивших научные исследования, возросло почти в 4 раза по сравнению с конца 18 в. Сложилась сеть научных учреждений, практически не изменявшаяся вплоть до 1917: АН с её подразделениями, обсерватории, научные подразделения высших учебных заведений, учёные комитеты ведомств, научные общества.
Во 2-й половине 19 в. научная деятельность развивалась в обстановке быстрого роста капитализма. Подъём промышленного и сельскохозяйственного производства после отмены (1861) крепостного права вызвал появление новых высших учебных заведений — Петровской земледельческой и лесной академии в Москве, Рижского политехнического института, Московского высшего технического училища, Харьковского технологического института, Петербургского электротехнического института и др. Научная жизнь всё больше сосредоточивалась в высшей школе. В университетах и вновь созданных специальных учебных заведениях формировались научные школы и направления. Было учреждено несколько новых научно-административных органов ведомств: Статистический комитет Министерства внутренних дел (1852), Геологический комитет (1882), Главное гидрографическое управление морского ведомства (1885).
Исследовательская работа протекала в тяжёлых условиях. Испуганный ростом революционного движения, царизм не останавливался перед закрытием и разгромом университетов, запрещением научных обществ. «Казённые» исследовательские учреждения были бедны и малочисленны, новые росли крайне медленно, старые почти не расширялись. В АН, например, за этот период были открыты всего 3 небольшие лаборатории (физиологическая, особая зоологическая, анатомии и физиологии растений). В 1860—1900 было создано около 100 научных организаций, в основном небольшие метеостанции, опытные участки, архивы, музеи и т. п. и лишь несколько крупных естественнонаучных учреждений: Институт экспериментальной медицины (1890; существовал главным образом на частные средства), Институт экспериментальной ветеринарии (1898), Главная палата мер и весов (1893, по инициативе Д. И. Менделеева). Позже, в 1914, к ним прибавилась Центральная научно-техническая лаборатория военного ведомства, разрабатывавшая вопросы вооружения и военного производства.
Отличительной чертой развития науки этого времени была тесная связь научной и передовой общественной мысли, стремление учёных к решению не только исследовательских, но и важных для страны экономических, а также общественно-политических проблем. Наиболее характерным типом организации исследовательских работы стали научные общества. Крупными центрами науки стали Русское географическое общество (1845), общество любителей естествознания, антропологии и этнографии (1864), Московское математическое общество (1867), Русское физико-химическое общество (1878), общества естествоиспытателей в Петербурге, Казани, Томске, Харькове (кон. 60-х гг.). 70—80-е гг. — время становления первых научно-технических обществ: Русского технического (1866), политехнических обществ в Москве, Риге, Петербурге и др. Своеобразной формой организации науки стали съезды учёных. В 1867—1913 состоялось 13 съездов естествоиспытателей и врачей. В 80—90-х гг. это движение охватило представителей других отраслей знания — археологов, историков, деятелей техники. В конце 19 — начале 20 вв. съезды, как и научные общества, сыграли большую роль в объединении и организации научных сил, в популяризации естественнонаучных и технических знаний.
В 1900-х гг. при ряде научных учреждений (Академии наук, учёных комитетах ведомств) стали возникать проблемные комиссии: сейсмическая, магнитная и полярная при АН, Комиссия по алюминию при Геологическом комитете и др. Они были формой приспособления научных учреждений к решению новых проблем, попыткой координировать научные работы, осуществлявшиеся разрозненно. Самой крупной подобной организацией стала Комиссия по изучению естественных производительных сил России при АН (КЕПС, 1915), поставившая задачу организации и проведения исследований природных ресурсов, объединения учёных, создания научных институтов.
