В конце 19 в. проводились большие изыскательские работы для пропуска вод Амударьи по Западному Узбою в Каспий (А. И. Глуховский, 1879—83). В начале 20 в. в связи с ростом потребности в орошаемых землях для развивающегося хлопководства возникли проекты орошения Ю.-В. Т. с подачей воды по Келифскому Узбою. Велись ботанические (Н. В. Андросов, А. А. Антонов, В. Д. Комаров С. И. Коржинский, В. И. Липский, Д. И. Литвинов, Г. И. Радде, Б. А. и О. А. Федченко и др.) и почвенно-ботанические обследования территории Т. (М. Н. Воскресенский, Н. А. Димо, С. С. Неуструев, В. В. Никитин, Б. Б. Полынов, Б. Х. Шлегель), работы по фитомелиорации и искусственному лесоразведению (Д. А. Морозов, В. А. Палецкий). Исследовалась фауна Закаспия (К. О. Ангер, Л. С. Берг, С. И. Билькевич, П. А. Варенцов, Д. К. Глазунов, Н. А. Зарудный, Г. В. Лоудон, А. М. Никольский и др.); были составлены описания некоторых видов домашних животных: ахалтекинской и иомудской пород лошадей, овец, верблюдов (М. С. Карпов, С. К. Понятовский и др.). Во 2-й половине 19 в. для изучения условий ирригации появились первые научные учреждения на территории Т.: метеорологические, гидрометрические станции и посты. В целях озеленения и защиты оазисов и железных дорог от песчаных заносов были созданы лесные питомники в Кизыл-Арвате и Казанджике, Мургабском имении в Байрам-Али, в районе Фараба, Багирский и Хейрабадский. В 1892 близ Асхабада открылась школа садоводства — первое научное и специальное учебное заведение, при котором создан лесной питомник. В 1892—93 в Асхабаде организована акклиматизационная ботаническая станция, в 1898 — музей по пескоукреплению Закаспийской железной дороги и Асхабадское опытное поле, в 1899 открылся Закаспийский областной музей, ставший центром научно-просветительской работы и базой для экспедиций; в 1912 — Репетекская песчано-пустынная станция (для изучения динамики природных явлений пустынь); в 1914 — метеорологическая станция.
Развитие естественных и технических наук после Октябрьской революции (до 1946).
После установления Советской власти в Т. началось изучение природных богатств, создание на их основе промышленности, развитие сельского хозяйства, формирование местных и национальных научных кадров. Экспедиции АН СССР А. Е. Ферсмана и Д. И. Щербакова (1925, 1926) открыли залежи самородной серы в Центральных Каракумах; Е. Н. Павловского (1928) — исследовали очаги паразитарных заболеваний. С. П. Костычев (1929) изучал фотосинтез хлопчатника. Туркменская комплексная экспедиция АН СССР (1929) собрала ценный материал, который был использован при составлении плана экономического переустройства животноводства Т.В 1928 научным центром стал институт туркменской культуры. В 1929 была создана Туркменская комиссия АН СССР. В 1929 основной Туркменский ботанический сад в Ашхабаде, на базе естественно-технического отдела которого были созданы Ботанический институт (1930), институт растениеводства (1932). В 20-х гг. проводились научно-технические изыскания по переброске вод Амударьи по Келифскому Узбою (Ф. П. Моргуненков и др.). В 1925 в Мургабском оазисе начала работать Иолотская опытная станция по выведению тонковолокнистых сортов хлопчатника. В 1927—29 открылись Ашхабадская с.-х. опытная станция, Туркменская опытная станция Всесоюзного института растениеводства в Кара-Кала (1930), научно-исследовательский рыбохозяйственная станция в Красноводске. С 1929 в Т. начал работать филиал Всесоюзного института кормов, позже — Туркменская опытная станция по животноводству, а затем — Туркменский НИИ животноводства и ветеринарии министерства сельского хозяйства Туркменской ССР. В 1927—29 возникли НИИ неврологии и физиотерапии; социальной гигиены; микробиологии и эпидемиологии и др.
В 1933 в Ленинграде состоялась научно конференция по изучению производительных сил Т., рекомендации которой имели важное значение для развития народного хозяйства, науки и культуры Т. В 30-е гг. Каракалпакская экспедиция АН СССР проводила комплексные исследования Т.: И. П. Герасимов (палеогеография- и геоморфология), Б. А. Федорович, С. Ю. Геллер, А. С. Кесь (геоморфология, почвоведение, палеогеография), П. И. Калугин, В. Н. Кунин (гидрология и гидрогеология), И. М. Губкин, А. Е. Ферсман, Д. И. Щербаков (геология, полезные ископаемые), М. П. Петров, М. Г. Попов, В. В. Никитин (ботаника), М. К. Лаптев (зоология) и др. Был составлен ряд общегеографических, климатических, почвенных, геоботанических, геоморфологических и др. специальных карт. Началась промышленная эксплуатация нефтяных месторождений Небит-Дага (с 1932), использование солей Кара-Богаз-Гола (с 1929), йодобромных вод Челекена (с 1932).