Еще более повышается ее роль в социалистическом строительстве. Этому способствовали меры, принятые партией и правительством по совершенствованию планирования и координации научной работы в масштабе страны. Важное значение для обеспечения более полной связи научных исследований с практикой социалистического строительства, установления планомерного и тесного сотрудничества Академии наук СССР с наркоматами и центральными ведомствами имело подчинение АН СССР в 1933 г. непосредственно Совету Народных Комиссаров СССР и переезд ее в 1934 г. из Ленинграда в Москву.
В 1938 г. в составе АН СССР было восемь отделений — физико-математических наук, химических наук, геологических наук, биологических наук, технических наук, истории и философии, экономики и права, литературы и языка. Возникают новые центры науки — филиалы Академии наук СССР. В 1935 г. ее Закавказский филиал разделился на Азербайджанский, Армянский и Грузинский филиалы. В 1938 г. возник Казахский филиал, в 1940 г. — Узбекский и Туркменский, в 1941 г.— Таджикский. В 1941 г. в стране работало 2359 научных учреждений.
В соответствии с задачами развития промышленности, сельского хозяйства, культурного строительства в годы второй и третьей пятилеток советские ученые разрабатывали крупные теоретические проблемы, про водили исследования большого народнохозяйственного значения. На обширной территории страны интенсивно продолжалась разведка месторождений полезных ископаемых. Активизировалась работа по изучению свойств металлов и сплавов, исследованию новых видов сырья и источником энергии.
Значительный размах получили научные разработки, связанные с помощью сельскому хозяйству — его механизацией и химизацией, борьбой с засухой, повышением урожайности.
Развивались новые, перспективные направления науки. Ощутимый результат начала давать ядерная физика. В 1934 г. А.И. Алиханов совместно с М.С. Козодоевым и А.И. Алиханьяном открыли явление испускания электронно-позитронных пар возбужденными ядрами. П.А. Черенковым, С.И. Вавиловым и И. М. Франком было открыто свечение, получившее название черенковского. П.Е. Там разработал теорию этого важного явления. В 1935 г. И.В. Курчатов, Б.В. Курчатов и Л.И. Русиков открыли изомерию искусственных радиоактивных ядер, а в 1936 г. А.И. Алиханов, А.И. Алиханьян и Л.А. Арцимович доказали сохранение импульса в случае аннигиляции позитрона с электроном. В том же году Я.И. Френкель предложил капельную модель ядра и ввел термодинамические понятия в ядерную физику.