Здесь преподавали и вели научную работу такие крупные ученые, как основатель первой научной школы зоологов-эволюционистов К. Ф. Рулье, медики Е. И. Дядьковский, И. Е. Грузинов и А. М. Филомафитский, выдающийся геолог Г. Е. Щуровский, агробиолог и физик, «отец русской агрономии» М. Г. Павлов, астроном Д. М. Перевощиков — основатель университетской астрономической обсерватории, филолог и искусствовед Ф. И. Буслаев, историки М. Т. Каченовский, М. П. Погодин, О. М. Бодянский, Т. Н. Грановский, С. М. Соловьев. В Петербургском университете работали великий русский математик П. Л. Чебышев, правоведы А. П. Куницын и М. А. Балугьянский (первый ректор университета), ботаник А. Н. Бекетов и его брат, основатель отечественной школы физико-химиков Н. Н. Бекетов, экономисты и статистики К. Ф. Герман и К. И. Арсеньев, историк и этнограф В. И. Ламанский, филолог-славист И. И. Срезневский. С основанием в 1854 г. факультета восточных языков Петербургский университет стал крупнейшим центром востоковедения. С Дерптским университетом была связана деятельность известного русского астронома В. Я. Струве и знаменитого хирурга Н. И. Пирогова.

Ученые Дерптского университета способствовали организации геолого-ботанических экспедиций для изучения природных богатств России. Крупным научным центром был Казанский университет. Здесь работали великий русский математик, создатель «неэвклидовой геометрии» Н. И. Лобачевский (ректор университета), выдающиеся ученые-химики Н. Н. Зинин и А. М. Бутлеров, сделавшие важные открытия в области органической химии. Велика была роль Казанского университета в распространении просвещения среди народов Поволжья. Значительный вклад в развитие русской науки первой половины XIX в. внесли и ученые Российской Академии наук.

Академики М. В. Остроградский и В. Я. Буняковский сделали ряд крупных открытий в математической физике и в области интегральных исчислений, В. В. Петров, Э. X. Ленц и Б. С. Якоби — в учении об электричестве, К. М. Бэр — в области эмбриологии. Исследования Остроградского и Буняковского получили практическое применение в астрономии, механике, оптике. Широко использовались в технике открытая Петровым новая форма перехода электрической энергии в тепловую и изобретение им электрической дуги, а также изобретение Ленцем гальванометра, Якоби — модели электродвигателя и первого телеграфного записывающего аппарата, действовавшего с 1832 г. на телеграфной линии между Петербургом и Царским Селом. В 1839 г. академиком В. Я. Струве была основана Пулковская обсерватория под Петербургом.