Một trong những chủ trương chính sách quan trọng nhất của Nhà nước Xô viết là việc đầu tư, phát triển khoa học. Trong giai đoạn 1921-1930 đầu tư cho khoa học hàng năm tăng 30%, tính trung bình trong suốt thời kỳ Xô viết là 3% đến 3,5% GDP, còn cao hơn các nước tư bản phát triển khi đó. Ngay trong điều kiện kinh tế kiệt quệ do chiến tranh thế giới và cuộc nội chiến 1918-1922, nhà nước Xô viết vẫn dành một nguồn lực lớn để xây dựng cơ sở nghiên cứu cho các nhà khoa học lớn như Ivan Pavlov (giải Nobel năm 1905), Ilya Mechnikov (giải Nobel 1908) và nhiều nhà khoa học tên tuổi khác.

Tốc độ phát triển đội ngũ khoa học kĩ thuật của Nhà nước Xô viết hết sức nhanh chóng, nếu trong 1913 là 11,6 ngàn thì đến 1975 con số này đã tăng lên gần 1,2 triệu, đến năm 1989 là 1,6 triệu người, chiếm 1/4 số lượng cán bộ khoa học của toàn thế giới.

Liên Xô là cường quốc khoa học hàng đầu thế giới, đặc biệt là về toán học, vật lý lí thuyết, đại dương học, luyện kim, xúc tác hóa học, thủy động lực học từ trường. Liên Xô là nước đầu tiên xây dựng nhà máy điện nguyên tử (1954), chế tạo tàu phá băng đầu tiên, phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên (1957), đưa người đầu tiên bay vào vũ trụ (1961), và xây dựng trạm vũ trụ đầu tiên của loài người. Liên Xô cũng dẫn đầu trong nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch và bom khinh khí, phát minh ra máy phát lượng tử (laser) cùng lúc với Mỹ. Ngành viễn thông, từ Internet toàn cầu đến các thiết bị di động đều là sản phẩm dựa trên phát minh của Viện sĩ Zhores Alferov (Nobel năm 2000), và còn rất nhiều thành tựu khoa học đỉnh cao khác.

Những thành tựu khoa học Liên Xô được ghi nhận qua 14 Giải Nobel về vật lí, 1 giải nobel về hóa học, 1 giải về kinh tế học và ba giải Fields về toán học. A. Gurshtein, nhà khoa học Mỹ đã viết: “Câu chuyện về khoa học và công nghệ Xô viết là chưa từng có. Khởi đầu bởi cách mạng Bolshevik năm 1917, với mục tiêu là khoa học có thể khởi đầu cho chủ nghĩa xã hội bình đẳng và mang lại cơ hội cho tất cả mọi người. Mục tiêu đó đã không thành, nhưng thời kỳ Xô viết đã tạo ra được những thành tựu khoa học lớn nhất thế giới”.