Одним из главных направлений в фундаментальных научных исследованиях стали работы по использованию атомной энергии под руководством академика И. В. Курчатова и разработки ракетных систем под руководством С. П. Королева. Большой вклад в это дело внесли такие крупнейшие ученые, как А. Д. Сахаров, Я. Б. Зельдович, И. Е. Тамм, Ю. Б. Харитон. Результатом стало осуществление в декабре 1946 г. ядерной цепной реакции в первом в Европе атомном реакторе. В 1948 г. был пущен первый промышленный уран-графитовый реактор, а в августе 1949 г. прошло испытание советской ядерной бомбы. Работы С. П. Королева, назначенного главным конструктором по созданию комплексов автоматических управляемых ракет дальнего действия, привели к запуску в 1948 г. первой отечественной управляемой ракеты дальнего действия Р-1, а в 1949 г. — первой высотной геофизической ракеты В-1-А.