В Казанском университете в первой половине столетия стала складываться сильная химическая школа. Ее создание стимулировалось особой заботой правительства о преодолении технологического отставания страны. В конце 1830-х гг. профессора Казанского университета П.П.Зинин и К.К.Клаус основали химическую и технологическую лаборатории. В них уже в 1842 г. Зинин сделал свое знаменитое открытие способа искусственного получения анилина, который применяется в производстве синтетических красителей, лекарственных препаратов. А в 1844 г. профессор Клаус открыл новый химический элемент - рутений. Чуть позже, во второй половине 1840-х гг., сформировался второй российский центр химической науки – в Петербургском университете. Он дал таких известных химиков как профессор Н.Н.Бекетов, открытия которого в области химии металлов усовершенствовали российское металлургическое производство.
Большими достижениями отмечено развитие медицины. Становление медицинской науки связано с открытием петербургской медико-хирургической академии (1799) и медицинских факультетов при университетах. Профессором академии был знаменитый русский хирург Н.И.Пирогов, основоположник военно-полевой хирургии. Он первым применил эфирный наркоз в военно-полевых условиях (1847), ввел неподвижную гипсовую повязку, предложил ряд новых хирургических операций. Хирург Н.Ф.Склифосовский начал применять антисептический метод при операциях.
Большие достижения были в астрономии. Под Петербургом была построена Пулковская обсерватория, ставшая одной из лучших в мире. В астрономии мировое признание получили труды В.Я.Струве. Он установил наличие поглощения света в межзвездном пространстве. Струве и его ученики, применяя новейшие математические и физические методы, добились высокой точности в определении межзвездных расстояний. Первым профессором астрономии Казанского университета был Литтров, который построил небольшую обсерваторию. Более известен в астрономии его ученик И.М.Симонов, участник путешествия к Антарктиде. Большинство его трудов посвящено изучению земного магнетизма. В течение ряда лет Симонов был ректором Казанского университета.
Развивалась география. Включение в состав Российской империи новых территорий способствовало интересу к географическим и этнографическим исследованиям. Их маршруты в первой половине XIX в. пролегали в просторы Урала, Сибири, Дальнего Востока и Аляски. Другим направлением русских путешествий были южные степи и Среднеазиатские страны. Одновременно изучались и описывались моря и внутренние водные бассейны российской империи. В результате были составлены карты, описаны территории, собраны этнографические и статистические материалы.
Развивалась география. Был совершен целый ряд кругосветных экспедиций. Первая русская кругосветная экспедиция на двух кораблях «Надежда» и «Нева» под командованием И.Ф.Крузенштерна и Ю.Ф.Лисянского (1803-1806 гг.) прошла от Кронштадта до Камчатки и Аляски. Были изучены и сделаны съемки островов Тихого океана, побережья Китая, о.Сахалин, полуострова Камчатка. Ф.Ф.Белинсгаузен и М.П.Лазарев возглавили кругосветную экспедицию (1819-1821 гг.), открывшую Антарктиду (шестую часть света) и многочисленные острова. В 1845г. было учреждено Русское географическое общество (по изучению территории и морей России). После первой кругосветной экспедиции было совершено еще около 40 кругосветных путешествий.
Успешно развивались общественные науки, ведущей из которых была история. Особое внимание уделялось изучению Отечественной истории. Н.М.Карамзин создал 12-томную «Историю государства Российского»; С.М.Соловьев написал «Историю России с древнейших времен» в 29 томах. В.О.Ключевский написал «Курс русской истории».
В целом российскими учеными были совершены прорывы во многих областях знания, которые сделали Россию передовой в научном отношении страной. Но наука развивалась в значительной степени в отрыве от общественных потребностей, как бы опережала их.
Неожиданный подъем, и расцвет переживает художественная культура, которая стала классической. Основными направлениями русского искусства были: сентиментализм, романтизм, реализм. Главная роль принадлежала литературе.
Расцвет русского сентиментализма связан с творчеством Н.М.Карамзина. Героем художественных произведений стал простой человек. Возникновение романтизма в русской литературе связано с именем В.А.Жуковского. В это время жили и творили русские реалисты И.А.Крылов и А.С.Грибоедов. В развитии русской литературы особое место принадлежит великому русскому поэту и писателю А.С.Пушкину. «Евгений Онегин» (1833 г.) явился первым реалистическим романом в русской литературе. Творчество Пушкина принадлежит не только XIX веку, и не только России. В ХХ веке он пришел к людям разных стран как современник и воспитатель благородных чувств. Традиции Пушкина продолжил М.Ю.Лермонтов. Роман «Герой нашего времени» (1841 г.) был во многом созвучен с пушкинским «Евгением Онегиным», поскольку ставил животрепещущие вопросы современности. Н.А.Некрасов и И.С.Тургенев пристальное внимание уделяли жизни народа. В своих произведениях они отражали жизнь крепостной деревни, ее быт и нравы. Например, цикл рассказов «Записки охотника» И.С.Тургенева. В эти годы работали Н.В.Гоголь.
На смену крепостному театру приходит театр государственный и частный. Центрами театральной жизни являлись Малый театр и Большой театр в Москве и Александринский в Петербурге.
Удивительный расцвет переживает русская музыка. Уже в первые десятилетия XIX в. появляется целый ряд прекрасных композиторов: А.А.Алябьев, А.Е.Варламов, А.Н.Верстовский, М.И.Глинка. Глинка создал ряд выдающихся вокальных произведений, среди которых романсы на стихи Пушкина, например, «Я помню чудное мгновенье…», оперы «Жизнь за царя», «Руслан и Людмила», симфоническая поэма «Камаринская» и др.
Глинка считается основоположником русской классической музыки и русского симфонизма. По значению вклада в развитие музыкальной культуры Глинка занимает место равное Пушкину в литературе.
Расцвет наблюдался и в живописи. Известны портретисты О.А.Кипренский, В.А.Тропинин. В эти годы жил выдающийся русский художник К.П.Брюллов («Последний день Помпеи»). А.Г.Венецианов создал свою школу в русской живописи и способствовал развитию бытового жанра. Его работы: «На пашне. Весна», «На жатве. Лето», «Гумно» и др.
В развитии архитектуры был стиль классицизм, а после Отечественной войны 1812 года – стиль ампир. Основная особенность ампира – сочетание массивных простых геометрических форм с предметами военной эмблематики – мечами, венками, щитами, копьями. Искусство должно было прославлять военные успехи и достоинства правителя. Происходило увлечение строительством различного рода триумфальных арок, памятных колонн, обелисков. Стиль «ампир» использовался для выражения идеи независимости, величия российского государства. Среди российских архитекторов наиболее выдающимися были: А.Н.Воронихин, А.Д.Захаров, К.И.Росси. Большое строительство продолжалось в С.-Петербурге. Также и Москва интенсивно отстраивалась после пожара 1812 г. По проекту архитектора К.А.Тона был возведен храм Христа Спасителя.
Первая половина XIX в. отмечена расцветом русской скульптуры. Именно в этот период создавались памятники выдающимся русским людям, надгробия и др.
Крупнейшим скульптором России конца XYIII - первой половины XIX вв. и видным представителем классицизма в скульптуре является И.П.Мартос. Выдающимся произведением Мартоса является памятник Минину и Пожарскому на Красной площади в Москве. Постановка памятника напротив Кремля была символическим свидетельством патриотического подъема.
На здании Адмиралтейства в Петербурге можно увидеть портретное изображение Петра I, и аллегорические образы вроде Нептуна, Минервы, и образы русских тружеников, тянущих на канатах сети, суда. Это произведение скульптора И.И.Теребенева. Статуи и скульптурные группы для Адмиралтейства подготовил скульптор Ф.Ф.Щедрин. В аллегориях, созданных мастером, воспето величие России как морской державы, передано торжество человека над силами природы. Выдающаяся роль в скульптуре принадлежит П.К.Клодту. Одними из ранних крупных работ, которые принесли ему всеобщее признание, были конные группы для Аничкова моста в Петербурге. В этих копиях выражена идея покорения человеком природы. П.К.Клодт является создателем памятника И.А.Крылову. Скульптор считался виртуозным мастером литья. Все свои работы П.К.Клодт отливал сам и долгое время, являясь профессором Академии художеств, руководил ее литейной мастерской. Достижения первой половины XIX века вошли в сокровищницу мировой культуры.