В тесной связи с математикой и другими науками развивалась астрономия. Существенные результаты были получены в изучении Солнца, Луны и планет Солнечной системы, в разработке теории внутреннего строения звезд, изучении новых звезд, газовых туманностей, комет и метеоритов.
Крупными достижениями отмечены работы многих московских физиков. Л.И.Мандельштам и Г.С.Ландсберг еще в 1928 г. открыли (одновременно с индийским физиком Раманом) явление комбинационного рассеяния света в кристаллах. Иваненко в 1932 г. предложил модель строения атомного ядра из протонов и нейтронов, получившую признание крупнейших физиков мира. П.Л.Капица в 1938 г. открыл явление сверхтекучести жидкого гелия. Несколько позже им были разработаны новые способы сжижения газов, создан новый тип мощного СВЧ генератора, с помощью которого он обнаружил, что при высокочастотном разряде в плотных газах образуется стабильный плазменный шнур с температурой электронов 105 - 106 градусовК. Работы П.Л.Капицы в области физики были отмечены Нобелевской премией 1978 г. Д.Д.Скобельцин еще в довоенные годы обнаружил в космических лучах электрически заряженные частицы и их "ливни". В 40-х гг. В.И.Векслер обосновал принцип работы ускорителей заряженных частиц высоких энергий ("принцип автофазировки"). Под его руководством был создан первый в нашей стране синхротрон (1947 г.). И.Е.Тамм заложил основы теории специфических ядерныхсил, разработал квантовую теорию рассеяния света в твердых телах. С.И.Вавилов с группой ученых выполнил ряд важных исследований в области физической оптики и люминесценции.За открытие и теоретическое объяснение излучения электрона, движущегося со сверхзвуковой скоростью в плотной среде, известное, как излучение Вавилова-Черенкова, П.А.Черенкову, И.Е.Тамму и И.М.Франку в 1958 г. была присуждена Нобелевская премия.
Важные результаты были получены В.А.Фоком, Я.И.Френкелем, И.Е. Таммом, Л.Д.Ландау и многими другими московскими учеными в области квантовой механики, квантовой теории поля, статистической физики, теории плазмы, теории ядра, теории твердого тела и в ряде других областей физики. Работы Л.Д.Ландау по теории конденсированных фаз удостоены Нобелевской премии по физике 1962 г.
За основополагающие работы в области квантовой электроники, приведшие к созданию квантовых генераторов-лазеров и мазеров Н.Г.Басову и А.М.Прохорову (совместно с американским физиком Ч.Таунсом) была присуждена Нобелевская премия по физике 1964 г. Московские физики принимают активное участие в работах по синтезу и изучению трансурановых элементов, по проблемам термоядерного синтеза. А.Д.Сахаров совместно с И.Е.Таммом выдвинул идею магнитного удержания горячей плазмы. Пионерские работы по этой проблеме были выполнены Л.А.Арцимовичем и М.А.Леонтовичем.А.В.Шубников и его ученики существенно продвинули вперед ряд разделов кристаллографии. Л.Ф.Верещагин основательно изучал свойства веществ при высоких и сверхвысоких давлениях. На базе разработанных им методов впервые в нашей стране были синтезированы искусственные алмазы.
Московские физики имеют большие заслуги в развитии теплотехники, радиотехники, акустики, автоматики и ряда других научно-технических областей. Успешно развивались в Москве все основные разделы химической науки - физическая химия, органическая химия и неорганическая химия. Интенсивно осуществлялись исследования в области катализа, химической кинетики, теории горения и детонации, химии высоких энергий, электрохимии, коллоидной химии, химии высокочистых веществ, химической термодинамики и термохимии и т.д.
Работы И.П.Бардина А.А.Байкова и их последователей оказали большое влияние на развитие черной и цветной металлургии, создание промышленной технологии различных металлических материалов.
За исследования цепных химических реакций, выполненные в основном еще в Ленинграде, но продолжавшиеся и в Москве, Н.Н.Семенову (совместно с английским физиком С.Хиншелвудом) присуждена Нобелевская премия по химии 1956 г. С именем А.Н.Несмеянова и его школы связано развитие в Москве химии элементоорганических соединений. Работы московских химиков (П.А.Ребиндера и др.) по коллоидной химии, молекулярной физике твердого тела привели к формированию новой области исследований - химической механики. Московскими химиками был решен ряд важных научно-практических задач, связанных с развитием отечественной химической промышленности и изысканием источников сырья для нее, производством синтетического каучука, пластмасс, моторного топлива, удобрений для сельского хозяйства и т.д.
В ряде разделов биологической науки, сильно пострадавшей в результате деструктивной деятельности Т.Д.Лысенко и его сотрудников, поддерживаемых тогдашними властями, из-за многочисленных преследований ученых по идеологическим и политическим мотивам все же имелись и значительные достижения. Н.И.Вавиловым был открыт закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, естественный иммунитет растений к инфекционным заболеваниям, выполнена большая работа по установлению центров происхождения культурных растений. В трудах Н.К.Кольцова были развиты представления о матричном принципе воспроизведения наследственных структур. Н.П.Дубинин (совместно с А.С.Серебровским) открыл делимость гена, исследовал вопросы генетики популяций. В.А.Энгельгардт заложил основы биоэнергетики и механохимии, открыл процесс дыхательного фосформирования и (совместно с другими учеными) ферментативную активность миозина. Важное значение имеют труды А.Н.Баха по химизму дыхания и А.И.Опарина, разработавшего теорию происхождения жизни. Осуществлялись широкомасштабные исследования флоры и фауны (работы В.Л.Комарова, В.Н.Павловского К.И. Скрябина и др.). В.Н.Сукачев разработал представления о биогеоценозах. Во второй половине XX в. биологи, работавшие в Москве и Подмосковье (в Пущинском научном центре) стали осуществлять более интенсивные научные исследования по проблемам эволюционной и теоретической биологии, эволюционной и радиационной генетики, физико-химической биологии и биотехнологии. В ходе исследований по генной инженерии разработаны эффективные способы получения важных лекарственных препаратов. Генетиками и селекционерами вы-ведены новые сорта сельскохозяйственных культур для различных зон России и сопредельных стран.
Давние традиции имеют в Москве геолого-географические исследования. Их осуществляли такие крупные ученые, как В.И.Вернадский, Д.Н.Анучин, А.П.Павлов, И.М.Губкин, А.Е.Ферсман и их многочисленные ученики и последователи. Из Москвы отправлялись многочисленные географические и геологические экспедиции с целью изучения отдельных территорий нашей обширной страны, изыскания возможностей освоения их природных богатств. Московские ученые принимали и продолжают принимать активное участие в изучении Арктики и Антарктики, ряда других обширных регионов Земного шара, его морей и океанов.
Одной из характерных особенностей Москвы как научного центра является то, что деятельность работающих в ней ученых и исследовательских коллективов направлена на решение наиболее сложных и перспективных проблем, имеющих не только большое научное, но и народнохозяйственное и оборонное значение. Именно здесь, в Москве в суровые годы Великой Отечественной войны под руководством И.В.Курчатова было положено начало развертыванию в стране крупномасштабных комплексных исследований, направленных на практическое овладение ядерной энергией, а в первые послевоенные годы под руководством С.П.Королева начали осуществляться не менее крупномасштабные космические исследования и работы по созданию ракетно-космической техники.
Совершенно изменился характер московской промышленности. В 30-50-е гг. Москва становится важнейшим центром отечественного машиностроения. Были построены такие крупные предприятия, как автомобильные заводы ЗИЛ и АЗЛК, 1-й Государственный подшипниковый завод, предприятия авиационнной, электротехнической, станкостроительной, обооронной промышленности, инструментальные заводы "Фрезер", "Калибр", полиграфические, швейные, текстильные предприятия и др. В Москве были освоены и начали серийно выпускаться многие виды станков, электродвигателей, различных приборов, часов, транспортного оборудования, спецальных машин и механизмов и т.д.
Москва - крупнейший в России центр авиационной науки и техники. В разработке теоретических основ современной авиации большую роль сыграли уже упоминавшиеся выше Н.Е.Жуковский и С.А.Чаплыгин, а такие выдающиеся ученые и авиаконструкторы, работавшие в Москве, как А.Н.Туполев, Б.Н.Юрьев, В.П.Ветчинкин, Г.Х.Сабинин и многие другие.
По сравнению с естественными и техническими науками, развивавшимися в Москве быстрыми темпами, результаты исследовательской деятельности ученых-обществоведов и гуманитариев были гораздо более скромными. В условиях господства командно-административной системы деятельность этих ученых находилась под строгим идеологическим контролем. Малейшие отступления от официально принятой системы взглядов сурово осуждались.
Не удивительно поэтому, что среди публиковавшихся в то время трудов было много конъюнктурных работ, сводившихся зачастую к комментированию официальных идеологических постулатов. Вместе с тем было немало и таких работ, в которых, наряду с неизбежными идеологическими штампами, содержался обстоятельный и серьезный анализ социальных явлений и процессов. Сказанное, в частности, относится к трудам части гражданских историков (Е.В.Тарле, С.В.Бахрушина, С.Б.Веселовского, Л.В. Черепнина, Б.Д.Грекова, М.Н.Тихомирова, К.В.Базилевича, А.И.Яковлева, И.Д.Ковальченко, П.В.Волобуева и некоторых других), некоторых экономистов (С.Г.Струмилина, Н.А.Вознесенского, Л.А.Канторовича и др.). Л.В.Канторовичу за труды по теории оптимального планирования и управления народным хозяйством присуждена в 1975 г. Нобелевская премия (совместно с Т.Ч.Купмансом).