Развитие естественных и технических наук после Октябрьской революции (до 1946). Победа Октябрьской революции открыла широкие возможности для развития науки и культуры К. В 20—30-е гг. наука развивалась весьма интенсивно. Были учреждены общество изучения К., Физико-медицинское и Научно-педагогическое общества. В Семипалатинском отделении Русского географического общества работали (1924) М. О. Ауэзов, Ж. Шанин, краеведы братья Н. Н. и А. Н. Белослюдовы, опубликовавшие работы о почвах, кормовых ресурсах, климате Семиречья, экономике Алтая, пастбищах Северного К. Были созданы Краевая станция защиты растений (1921), санитарно-бактериологический институт (1925), институт ветеринарии (1925), НИИ удобрений и агропочвоведения (1926). К 1930 насчитывалось 5 НИИ, 24 опытные станции и 97 гидрометеорологических станций, Затем организованы институт животноводства (1933), институт земледелия им. Вильямса (1934), а также медицинские институты. В 1932 создана Казахстанская база АН СССР, развернувшая исследования в области зоологии, ботаники, геологии и готовившая национальные научные кадры. В 1938 база реорганизована в Казахский филиал АН СССР, который в 1939 пополнился секторами почвоведения и географии (последним долгие годы руководил академик АН Казахской ССР Н. Н. Пальгов), а в 1941 институтом геологических наук. В 1940 в филиале работало около 100 научных сотрудников, в том числе 3 доктора и 14 кандидатов наук. Многие научные исследования в К. в 30-е гг. были направлены на развитие народного хозяйства республики. А. А. Гапеев обосновал крупное промышленное значение углей Карагандинского бассейна М. П. Русаков открыл Коунрадское медное месторождение. В 1939 под руководством Н. Г. Кассина впервые составлена геологическая карта Восточного К.

  В годы Великой Отечественной войны 1941—45 масштабы научных исследований в К. расширились. Интенсификации работ по проблемам оборонного и хозяйственного значения в К. способствовали крупнейшие советские учёные: В. Л. Комаров, И. П. Бардин, А. А. Байков, В. А. Обручев, А. А. Скочинский, Д. Н. Прянишников, Н. В. Цицин. Особое внимание было уделено разведке и добыче полезных ископаемых, разработке технологии обогащения руд и выплавки металлов, производству огнеупоров и стройматериалов, вопросам химической промышленности, орошаемого земледелия и водоснабжения, энергетики, почвоведения, ботаники, животноводства. Большая работа по изучению природных условий и ресурсов К. была проведена институтом географии АН СССР под руководством академика А. А. Григорьева. Значительно увеличилось число научно-исследовательских учреждений филиала АН СССР. Были организованы институты: почвоведения и ботаники (1943), энергетики, зоологии (оба в 1944), физиологии, краевой патологии, клинической и экспериментальной хирургии (все в 1944—45), химических наук, горного дела (оба в 1945); новые секторы: математики и механики.

  Развитие естественных и технических наук в послевоенный период. В 1946 открыта Академия наук Казахской ССР — единый руководящий центр науки в республике. Первым её президентом был основатель казахстанской школы геологов К. И. Сатпаев. Ведущую роль в первые послевоенные годы играли исследования в области геологии, горного дела, цветной металлургии. Значительные работы были осуществлены в середине 50-х гг. в связи с освоением целинных и залежных земель К., в частности комплекс географических исследований под руководством академика И. П. Герасимова. В 50—60-е гг. развернулись исследования по многим новым научным направлениям — ядерной физике, математике и механике, органическому катализу и электрохимии, физике высоких энергий.

  Математика и механика. Основные направления: дифференциальные и интегральные уравнения, функциональный анализ и теория функций, вычислительная математика, механика твёрдых деформируемых тел. Исследования проводятся в институте математики и механики АН Казахской ССР и на кафедрах математики в вузах. Наиболее крупные результаты достигнуты в вопросах теории устойчивости, теории счётных систем дифференциальных уравнений, решении уравнений теплообмена, в разработке теории ползучести горных пород, математического моделировании процесса зарождения и формирования во времени складчатых структур в земной коре. Успехи в области математики и механики связаны с работами Т. И. Аманова, О. А. Жаутыкова, Е. И. Кима, Ж. С. Ержанова, К. П. Персидского, А. Д. Тайманова, Б. М. Уразбаева и др.

  Физика и астрономия. Основные направления физических исследований: физика атомного ядра и космических лучей, прикладная ядерная физика, радиационная физика, физика твёрдого тела и полупроводников, металлофизика, электроника и автоматика. Исследования проводятся главным образом институтом ядерной физики, институтом физики высоких энергий АН Казахской ССР и кафедрами физики в вузах. Введены в эксплуатацию реактор ВВР-К с горячими камерами, радиационно-химический корпус и криогенный цех, циклотрон У-150-2К. Разработаны призменные масс-спектрометры и бета-спектрометр с двойной фокусировкой электронного пучка. В области физики высоких энергий исследован характер углового и импульсного распределения частиц, генерированных космическими лучами, с энергией более 5·10¹¹ эв. В области физики твёрдого тела исследовался электронный спектр переходных металлов 2-й группы в связи с проблемами жаропрочности и электропроводности. В металлофизике изучаются аномалии свойств металлов. Успешными были работы по получению бескислородной меди. В развитие физических исследований внесли большой вклад Л. А. Вулис, В. М. Кельман, М. И. Корсунский, Г. Д. Латышев, Л. М. Неменов, Ж. С. Такибаев, В. В. Чердынцев и др.

  Основные направления астрономических исследований — атмосферная оптика, физика Солнца и тел Солнечной системы, физика межзвёздной среды, космогония и космология. Работы проводятся в Астрофизическом институте Академии наук Казахской ССР. Основатель института — академик В. Г. Фесенков. Большие работы были проведены действительным членом АН Казахской ССР Г. А. Тиховым в области астроботаники.

  Энергетика. Проблемы энергетики разрабатываются в Казахском научно-исследовательском институте энергетики (КазНИИЭ), институте механизации и электрификации сельского хозяйства, на кафедрах вузов и в проектных институтах. КазНИИЭ составлены общие топливный, водно- и ветроэнергетический кадастры К. Проведены работы по оптимизации топливно-энергетического баланса, развитию электроэнергетических и водохозяйственных систем, по теории регулирования речного стока при комплексном его использовании. Осуществлены предпроектные исследования по трассе канала Иртыш — Караганда и на р. Или. Разработаны циклонные энерготехнологические процессы. В области энергетики К. известны труды Т. И. Батурова, Р. Ж. Жулаева, В. П. Захарова, А. Б. Резнякова, Ш. Ч. Чокина, В. В. Фаворского и др.

  География. Основные направления: физическая география (гляциология, климатология, гидрология, лимнология, изучение селевых явлений) и экономическая география. Исследования сосредоточены в Секторе географии АН Казахской ССР, КазНИГМИ, Казахском университете им. С. М. Кирова. Составлена геоморфологическая карта горных областей юго-восточного К. с фундаментальной пояснительной запиской, обобщены основные сведения по физической и экономической географии К. Изучен режим и баланс массы ледников, проведена каталогизация ледников высокогорных районов К. Исследуются эрозионно-селевая деятельность и лавинная опасность в горах К. Дана всесторонняя характеристика климата, циркуляции атмосферы и синоптических процессов над территории К. Изданы комплексные географические атласы ряда областей республики: Целинного края (1964), Карагандинской области (1969) и др. Большой вклад в развитие географические науки в К. внесли Г. А. Авсюк, К. Б. Ахмедова, Н. Н. Баранский, И. П. Герасимов, Е. Н. Гладышева, М. А. Глазовская, А. А. Григорьев, К. Г. Макаревич, О. Р. Назаревский, Н. Н. Пальгов, М. И. Семенова, Г. А. Токмагамбетов, А. С. Утешев, П. А. Черкасов и др.