Получила дальнейшее развитие разработка научных основ электросварки. Создан и внедрён в производство новый метод неразъёмного соединения толстого металла — электрошлаковая сварка (Б. Е. Патон). Впервые в мировой практике в промышленных условиях этим методом с последующей ковкой создаются уникальные заготовки неограниченного веса и габаритов для атомного, энергетического и тяжёлого машиностроения. Разработаны и внедрены в производство новые способы рафинирования и выплавки сталей и сплавов (электроннолучевой и плазменно-дуговой переплавы), что положило начало новой отрасли — специальной электрометаллургии. Создан новый метод электрошлакового переплава, позволяющий получать стали и сплавы со специальными свойствами (Б. Е. Патон и др.). Разработаны и используются в практике методы электроннолучевой, аргоно-дуговой и микроплазменной сварки, сварки взрывом, микросварки (лазерной, конденсаторной, терморезонансной). Выполнены работы по контактной сварке непрерывным оплавлением, сварке в среде углекислого газа, металлургии сварки, сварке покрытыми электродами и их производству, дуговой сварке и резанию металлов под водой.
Изучены многие вопросы порошковой металлургии. Созданы материалы, необходимые для новой техники, изучены их химические, физические и механические свойства применительно к условиям эксплуатации. Разработано и испытано в промышленных условиях большое количество металлокерамических материалов с антифрикционными, фрикционными и фильтрующими свойствами. Исследованы вопросы теории твердофазового спекания, спекания при наличии жидкой фазы, активированного спекания. Созданы и внедрены в промышленность технологические процессы производства металлокерамического листового и сортового проката из порошков металлов и сплавов. Значительным достижением украинских учёных является разработка способов получения высокотемпературных материалов — твёрдых тугоплавких соединений переходных металлов IV—VI групп периодической системы с бором, углеродом, азотом, кремнием и некоторыми др. неметаллами. Синтезировано и изучено много новых соединений. Разработаны технология получения пластичной проволоки и тонкостенных труб из хрома, теоретические принципы и технология получения новых эрозионностойких армированных композиционных материалов на основе полимерных матриц. Разработаны методы получения полупроводниковых сплавов и высокотемпературных диэлектриков. Исследован широкий круг процессов металлизации и технологии соединения различных материалов, в том числе алмаза и кубического нитрида бора, с металлами, пайки металла и стекол, различных керамик и материалов на основе графитов, карбидов, боридов и др. веществ.
Учёные-металлурги впервые в мировой практике предложили использовать в доменных печах природный газ. Разработаны высокоэффективные технологические режимы литья, исследованы теплофизические процессы формования крупных слитков, разработаны важные теоретические и практические вопросы прокатки металлов (А. П. Чекмарёв). Созданы новые сорта безникелевых конструкционных сталей и жаростойких сплавов, низколегированных полуспокойных сталей повышенной прочности для замены спокойных сталей. Внедрены в массовое производство новая технология разливки кипящей стали и листовые слитки с применением изложниц с ребристой внутренней поверхностью и высокоэффективных интенсификаторов кипения, которые вводятся непосредственно в поток жидкой стали; новая технология электрошлаковой выплавки листовых слитков и слитков-слябов в подвижном рифлёном кристаллизаторе в автоматическом режиме.
Разработана новая адсорбционно-электрохимическая теория коррозионной усталости металлов, позволяющая применять различные виды защиты от коррозии при нагрузке. Решены вопросы граничного равновесия хрупких тел с трещинами, предложены новые методы оценки сопротивления материалов хрупкому разрушению, определены критические температуры хладноломкости. Созданы и внедрены новые высокоэффективные инструменты на основе синтетических алмазов и новых сверхтвёрдых материалов для различных видов механической обработки.