Ещё в конце 20 — начале 30-х гг. началось применение методов и устройств радиотехники и электроники в областях, находящихся вне сферы традиционных (электросвязь, радиовещание, телевидение и т. д.) приложений радиотехники. Так, в 1928 С. Я. Соколов создал ультразвуковой дефектоскоп для контроля качества металлических материалов и изделий. Эта работа положила начало развитию интроскопии. В середине 20-х гг. В. П. Вологдин начал применение ВЧ колебаний для теплового воздействия на материалы в технологических целях. Это направление позволило разработать целый ряд методов и устройств, эффективно используемых в современных установках ВЧ промышленной технологии. В конце 30-х гг. начались работы по созданию электронного микроскопа. Наибольшие успехи были достигнуты в Государственном оптическом институте в Ленинграде, где в 1940 удалось разработать электронный микроскоп, позволявший получать увеличение до 104 (А. А. Лебедев).
С первых дней Великой Отечественной войны усилия специалистов были направлены на обеспечение бесперебойной связи Ставки Верховного Главнокомандования со штабами фронтов, снабжение Советской Армии необходимым радиооборудованием, разработку новых образцов войсковых радиостанций, пеленгаторов и другой аппаратуры. Интенсивно развивалась отечеств. радиолокация (А. И. Берг, Ю. Б. Кобзарев и др.), был проведён ряд важных теоретических исследований в области распространения радиоволн (В. А. Фок и др.), антенных устройств (А. А. Пистолькорс и др.), волноводных устройств (И. И. Вольман, А. Л. Драбкин, М. А. Леонтович и др.), интерференционных навигац. систем (Е. Я. Щёголев, Л. И. Мандельштам и др.); создана новая аппаратура связи (В. А. Котельников, М. С. Нейман и др.); разработаны и внедрены системы телеграфной и факсимильной связи с частотной модуляцией. В 1943 была сооружена мощная (1200 квт) средневолновая радиовещательная станция (группа учёных и инженеров, рук.
А. Л. Минц). С конца 1942 возобновилось производство аппаратуры для восстановления радиоузлов на территории, освобожденной от оккупантов.
Для развития радио начиная с 40-х гг. характерно органическое слияние радиотехники и электроники и тесная связь этих научно-технических областей, с одной стороны, с радиофизикой, физикой твёрдого тела, оптикой и механикой, с другой — с электротехникой, автоматикой и технической кибернетикой. В результате этого слияния родилось комплексное направление — радиоэлектроника. Это направление, обогащенное научными достижениями в различных областях знания, существенно изменило характер представлений о возможностях радиотехники (прежде всего таких её разделов, как техника СВЧ, импульсная техника и др.).
Техника СВЧ, начавшая формироваться ещё в 30-х гг., достигла больших успехов после 1945. Были разработаны новые приборы для генерирования и усиления колебаний СВЧ: мощные многорезонаторные магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны (ЛБВ) и лампы обратной волны (ЛОВ), СВЧ-переключатели. Первые в СССР мощные клистроны (С. А. Зусмановский и др.), используемые в ускорителях, развивали импульсную мощность 20 Мвт при средней мощности 2—20 квт. Были разработаны также клистроны непрерывного действия для тропосферной, радиорелейной, космической связи, радиолокации и радионавигации. Появились отражательные клистроны с внешней стабилизацией и перестраиваемыми резонаторами, широкополосные прямопролётные усилительные клистроны; начали выпускаться ЛОВ для субмиллиметрового диапазона. В разработку этих ламп большой вклад внесли Девятков, В. А. Афанасьев, М. Б. Голант, Зусмановский, В. Ф. Коваленко, Л. А. Парышкуро и др. В 1967 в Научно-исследовательском радиофизическом институте при Горьковском университете были созданы мощные генераторы миллиметровых волн, работающие по принципу циклотронного резонанса (А. В. Гапонов-Грехов). В разработку технологии и организацию массового производства новых электровакуумных приборов большой вклад внесли И. А. Живописцев, А. А. Захаров, Р. А. Нилендер, А. А. Сорокин, М. М. Федоров и мн. др.
В 50-х гг. в СССР зародилась новая самостоятельная область науки и техники — квантовая электроника, главным достижением которой явилось создание в 1954—55 квантового (молекулярного) генератора (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров).
Прогресс импульсной техники, сформировавшейся в 50-х гг. в самостоятельную область радиоэлектроники, был вызван, с одной стороны, бурным развитием радиолокации, телевидения, телеуправления, с другой — вычислительной техники и ядерной физики (в частности, в таких её аспектах, как разработка аппаратуры для ускорителей, измерительная техника). В эти же годы сложилась и начала быстро развиваться техника наносекундных импульсов как актуальное направление многих областей экспериментальной физики, измерительной и вычислительной техники.
Достижения физики твёрдого тела и теории полупроводников в конце 40-х гг. привели к развитию полупроводниковой электроники (а затем и интегральной микроэлектроники). Уже в начале 50-х гг. электронная промышленность СССР освоила производство маломощных ВЧ транзисторов для приёмной техники. За короткий срок полупроводниковые приборы заметно потеснили (а в некоторых областях применения практически вытеснили) приёмно-усилительные лампы. Так, на основе полупроводниковых приборов были разработаны ЭВМ 2-го поколения (в т. ч. бортовые — для размещения на самолётах и космических летательных аппаратах), системы автоматизированного управления, аппаратура связи; в 70-х гг. большинство выпускаемых радиовещательных приёмников — транзисторные. Благодаря достижениям полупроводниковой электроники и микроэлектроники успешно решается одна из важнейших проблем радиоэлектроники — повышение надёжности радиоаппаратуры и связанные с ней вопросы микроминиатюризации. Исключительно важную роль в развитии микроэлектроники сыграло появление (в конце 50-х гг.) и быстрое распространение планарной технологии, обусловившей интенсивное развитие полупроводниковой интегральной микроэлектроники, которая позволила осуществить переход к методу группового изготовления полупроводниковых приборов (создание на одном полупроводниковом кристалле функционально законченного электронного устройства — т. н. интегральной схемы). В связи с необходимостью быстрейшего освоения и внедрения технологии полупроводниковых приборов, разработки соответствующего оборудования и т. д. в 1953 в Москве был создан НИИ полупроводниковой электроники, а затем в разных городах — целая сеть НИИ, КБ и заводов. В обеспечении качественного и количественного развития полупроводниковой электроники и микроэлектроники участвовали организации АН СССР, Министерства цветной металлургии, химической промышленности и др. В создании электронной промышленности (в т. ч. полупроводниковой) большие заслуги принадлежат А. И. Шокину; в осуществлении перехода от «первого поколения» радиоаппаратуры (на основе электровакуумных приборов) ко «второму» (на полупроводниковых приборах) и «третьему» (на интегральных схемах) — В. Д. Калмыкову. Большой вклад в создание полупроводниковой электроники и микроэлектроники внесли учёные и инженеры А. Ф. Иоффе, Н. П. Сажин, Я. И. Френкель, Б. М. Вул, В. М. Тучкевич, Г. Б. Абдуллаев, Ж. И. Алферов, Л. В. Келдыш, Я. А. Федотов, К. А. Валиев, А. Ю. Малинин, С. Г. Калашников, В. Г. Колесников и мн. др.
Огромное распространение в радиоэлектронике нашли ферриты. Они используются в антенно-фидерных трактах СВЧ, в параметрических усилителях, контурах радиоаппаратуры и т. д. ферриты с прямоугольной петлёй гистерезиса применяются в ячейках магнитной памяти ЭВМ.
В связи с развитием в СССР космической связи, радиолокации, радиоастрономии, телевидения были разработаны параметрические и квантовые приёмно-усилительные устройства, обладающие чрезвычайно малыми собственными шумами. Чувствительность таких устройств достигает 10-18вт. На основе достижений теории радиоприёма (В. И. Сифоров и др.), теории потенциальной помехоустойчивости (В. А. Котельников и др.), статистической теории обнаружения, теории информации и кодирования удалось построить радиосистемы для приёма слабых сигналов (порядка 10-22 вт/м2) с космических кораблей и автоматических межпланетных станций, удалённых от Земли на десятки млн. км. Были решены многие теоретические вопросы распространения радиоволн, отражения и поглощения их атмосферой и другими объектами.
