Đầu thế kỷ 18, công cuộc cải cách của Pyotr Đại đế (người thành lập Viện Hàn lâm Khoa học Nga và Đại học Quốc gia Saint Petersburg) và các tác phẩm của những nhà kiệt xuất như Mikhail Lomonosov (người sáng lập Đại học Quốc gia Moskva) tạo nên động lực mạnh mẽ cho sự phát triển của khoa học, kỹ thuật và đổi mới ở Nga. Trong thế kỷ 19 và 20, nước Nga sản sinh ra rất nhiều nhà khoa học và các phát minh vĩ đại.

Nikolai Lobachevksy, Copernicus của hình học, có công phát triển bộ môn hình học phi Euclid. Dmitry Mendeleev phát minh ra bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học - nền tảng chính của hóa học hiện đại. Nikolay Benardos giới thiệu phương pháp hàn hồ quang, mà sau đó được Nikolay Slavyanov, Konstantin Khrenov và nhiều kỹ sư Nga khác phát triển. Gleb Kotelnikov phát minh ra ba lô dù, trong khi Evgeniy Chertovsky chế tạo ra bộ đồ bảo hộ dành cho phi công. Pavel Yablochkov và Alexander Lodygin là những nhà tiên phong trong ngành kỹ thuật điện và phát minh ra bóng đèn điện sơ khai.

Alexander Popov đứng trong số những người phát minh ra ra-đi-ô, trong khi đó Nikolai Basov và Alexander Prokhorov đồng phát minh ra laser và maser. Igor Tamm, Andrei Sakharov cùng Lev Artsimovich phát triển ý tưởng về tokamak nhằm kiểm soát phản ứng hạt nhân và chế tạo ra được mẫu thử đầu tiên, tiền thân của công trình ITER sau này. Nhiều nhà khoa học và nhà phát minh nổi tiếng người Nga là người sống lưu vong, ví dụ như Igor Sikorsky hay Vladimir Zworykin. Nhiều nhà khoa học nước ngoài cũng làm việc tại Nga trong thời gian dài, như Leonard Euler and Alfred Nobel.

Những thành công vĩ đại nhất của nước Nga liên quan đến lĩnh vực công nghệ vũ trụ và khám phá không gian. Konstantin Tsiolkovsky là cha đẻ của ngành lý thuyết vũ trụ học. Công trình của ông truyền cảm hứng cho những kỹ sư tên lửa hàng đầu Liên Xô như Sergei Korolev, Valentin Glushko cùng nhiều người khác, nhờ đó đóng góp cho sự thành công của chương trình vũ trụ Xô viết ở giai đoạn đầu Cuộc đua chinh phục vũ trụ và sau này.

Năm 1957, vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Trái Đất, Sputnik 1, được phóng lên không gian. Vào ngày 12 tháng 4 năm 1961, Yuri Gagarin thực hiện chuyến bay đầu tiên của loài người vào vũ trụ. Nhiều kỷ lục trong lĩnh vực khám phá vũ trụ của Liên Xô và Nga liên tục ra đời, gồm có người đầu tiên đi bộ trong vũ trụ - Alexei Leonov, xe tự hành thám hiểm vũ trụ đầu tiên - Lunokhod 1 và trạm vũ trụ đầu tiên Salyut-1. Ngày nay, Nga là quốc gia phóng nhiều vệ tinh nhất và là nhà cung cấp dịch vụ vận chuyển cho du lịch vũ trụ duy nhất.

Những công nghệ mà nước Nga từng dẫn đầu trong lịch sử gồm có công nghệ hạt nhân, chế tạo máy bay và công nghiệp vũ khí. Igor Kurchatov là người điều hành dự án xây dựng nhà máy hạt nhân đầu tiên và lò phản ứng hạt nhân đầu tiên cho tàu ngầm và tàu nổi. NS Lenin là tàu nổi cũng như tàu dân sự đầu tiên trên thế giới chạy bằng năng lượng hạt nhân. NS Arktika trở thành tàu nổi đầu tiên đến được Bắc Cực.

Rất nhiều kỹ sư hàng không xuất chúng của Xô viết, chịu ảnh hưởng từ các tác phẩm lý thuýet của Nikolai Zhukovsky, đã giám sát sự ra đời của hàng chục mẫu máy bay quân sự cũng như dân sự, và thành lập hàng loạt KB (cục xây dựng) mà hiện nay tạo thành bộ phận chính của Tập đoàn Máy bay Thống nhất Nga. Những dòng máy bay nổi tiếng của Nga có thể kể đến máy bay chở khách siêu thanh Tupolev Tu-144 của Alexei Tupolev, gia đình máy bay chiến đấu MiG của Artem Mikoyan và Mikhail Gurevich, và dòng máy bay SU của Pavel Sukhoi và những người làm việc dưới quyền. MiG-15 là máy bay phản lực sản xuất nhiều nhất trong lịch sử, trong khi MiG-21 là máy bay siêu thanh được chế tạo nhiều nhất. Trong thế chiến II, Bereznyak-Isayev BI-1 được giới thiệu là loại máy bay tiêm kích đầu tiên dùng động cơ phản lực, còn máy bay ném bom and Ilyushin IL-2 trở thành máy bay quân sự có số lượng nhiều nhất trong lịch sử. Polikarpov Po-2 Kukuruznik là máy bay hai tầng cánh được sản xuất nhiều nhất trong khi đó Mi-8 là trực thăng được chế tạo nhiều nhất.

Nhiều loại xe tăng chủ lực nổi tiếng ra đời ở Nga, đầu tiên là T-34, mẫu thiết kế xe tăng tốt nhất thế chiến II. Một số mẫu xe tăng đời sau của dòng T- là loại xe tăng được sản xuất nhiều nhất trong lịch sử T-54/55, xe tăng dùng hoàn toàn tuabin khí đầu tiên T-80 và xe tăng hiện đại nhất của Nga hiện nay T-90. Súng AK-47 và AK-74 của Mikhail Kalashnikov trở thành mẫu súng trường tấn công phổ biến nhất thế giới, đến mức số đơn vị súng AK được sản xuất nhiều hơn tất cả súng trường tấn công khác cộng lại. Với những vũ khí này cùng nhiều loại vũ khí khác, nước Nga từ lâu nằm trong danh sách nhà cung cấp quân khí lớn nhất thế giới.