Продолжает развиваться теоретическая химия — создаётся теория химической связи, сначала на основе боровской теории атома (В. Коссель, 1916), а затем квантовой механики (В. Гейтлер и Ф. Лондон,1927). Ещё больше возросла роль прикладных химических исследований, которые приобрели также и военное значение. Истощение запасов селитры поставило задачу искусственного связывания азота. Исследование Ф. Габером реакции образования аммиака из элементарных азота и водорода (1904) и отработка принципиально новой технологии синтеза при высоких температурах и давлениях (Габер, К. Бош, А. Митташ) завершились пуском промышленной установки (1913).
Огромная концентрация промышленности во время 1-й мировой войны 1914—18 привела к дальнейшему росту научных исследований. Только в 1928 фирма «И. Г. Фарбениндустри» затратила на них свыше 30 млн. марок, лишь в 2 раза меньше, чем в Великобритании на все научные исследования. Особое внимание уделялось производству синтетических продуктов на основе каменного угля. В 1921—23 был разработан технологический процесс каталитической гидрогенизации угля с целью получения бензина (Ф. Фишер, Х. Тропш; К. Бош, Ф. Бергиус — Нобелевская премия, 1931). По производству синтетического бензина Г. вышла в1937 на первое место в мире. Задачу промышленного использования дешёвого ацетилена успешно решал В. Реппе («И. Г. Фарбениндустри»).
Ещё во 2-й половине 19 в. физиологами и химиками усиленно изучался обмен веществ у животных и человека (Ф. Хоппе-Зейлер, М. Петтенкофер, О. Фойт, М. Рубнер). К концу 19 в. от физиологии обособилась
Крупнейший представитель экспериментальной эмбриологии в Г. в 20 в. Х. Шпеман открыл явления «индукции» в зародышевом развитии и создал на этой основе теорию «организаторов» развития (1921 и позже). В области физиологии центральной нервной системы крупных результатов добились Р. Магнус и М. Ферворп.
С возникновением в начале 20 в.
На основе крупнейших достижений биологии, органической химии, а также физики в 1-й трети 20 в. в Г. продолжалось быстрое развитие медицины. Г. была первой страной, где клиники были оснащены новейшим лабораторным оборудованием. Особое значение приобрела рентгенология; был сконструирован энцефалограф (Г. Бергер). Были разработаны новые методы обнаружения и исследования болезней и их возбудителей. П. Уленхут открыл спирохету — возбудителя
На высоком уровне находились хирургия (Ф. Зауэрбрух — хирургия лёгких), кардиология (В. Гис и Ф. Краус в Берлине, Э. Ромберг в Мюнхене) и др. области терапии (А. Штрюмпель в Лейпциге, Л. Ашофф во Фрейбурге), психиатрия (Э. Кречмер и др.).
Важными особенностями этого периода в науках о Земле явились развитие геофизики, в частности появление сейсмологии (З. Гюнтер, Э. Вихерт, Б. Гутенберг и др.), и становление геохимии (В. Гольдшмидт и др.).
В геологии крупнейшие обобщения принадлежали геотектонистам (Ф. Космат, А. Вегенер, Р. Штауб, Х. Штилле, С. Бубнов, Э. Краус и др.). Создаётся детальная структурная геология (Х. Клоос, Б. Зандер и др.). Немецкими геологами были созданы сводки по отдельным материкам (Э. Кренкель, Г. Герт и др.), работы по гидрогеологии (Х. Хёфер, Э. Принц и др.). Нарастающим требованиям экономики отвечали интенсивные исследования минеральных веществ (Г. Берг, П. Рамдор, Х. Шнейдерхён и др.). Крупнейшим теоретиком географии в Г. был учёный и путешественник А. Гетнер, идеи которого оказали влияние на географов др. стран. Ландшафтоведение развивал З. Пассарге и др. Проводились океанографические исследования.