Под руководством А. Е. Ферсмана изучались полезные ископаемые Ферганской долины и Алмалыка, С. П. Костычева — фотосинтез растений в условиях аридной зоны, Е. Н. Павловского — краевая инфекционная и паразитарная патология, Л. И. Прасолова — азотный режим почв и влияние засоления на их биодинамику. Н. И. Вавилов руководил селекцией хлопчатника и др. Большой труд в формирование первых национальных кадров и развитие науки в У. вложили русские учёные, инженеры, преподаватели, врачи, приехавшие в У. в 20-е гг.: В. И. Романовский, С. Н. Наумов, Л. В. Ошанин, А. А. Семёнов, А. С. Уклонский, Н. Л. Корженевский, Д. Н. Кашкаров, А. Л. Бродский, М. Г. Попов, М. В. Культиасов, Е. П. Коровин, И. А. Райкова и др. Научно-исследовательские учреждения У. внесли значительный вклад в достижение в конце 20-х гг. хлопковой независимости страны. Заложены основы энергоснабжения У. (ГЭС Бозсу и каскады ГЭС на ирригационных сооружениях). К 1936 получены первые обобщающие данные по геологии и рудоносности республики. Открыты месторождения многих полезных ископаемых; выявлены перспективы Алмалыкского района на медь; установлена нефтеносность Ферганской долины и Южного У.; найдены новые минералы (ванадаты меди — узбекит, тангейт и др.). Регионально-геологические исследования проводились под руководством А. С. Уклонского, А. В. Королева, Б. Н. Наследова; работы в области литологии возглавлял В. И. Попов; нефте и газогеологии — К. П. Калицкий; гидрогеологии — О. К. Ланге. В 1938 в Ташкенте создан Научно-исследовательский геологический институт. В конце 30-х гг. Ташкент стал одним из центров зарождения учения о геологических формациях. В 1937—1939 издана «Геология Узбекской ССР» (т. 1—3), в 1941 — сводная геологическая карта юго-восточной части Средней Азии. Велись исследования в области геофизики, астрономии (М. Ф. Субботин, Б. В. Кукаркин, Н. Ф. Флори и др.), гелиотехники (А. М. Титов и др.), математики (В. И. Романовский и др.), энергетики (И. Я. Каминский и др.), органической химии (Г. В. Лазурьевский, А. С. Садыков, С. Н. Наумов, И. П. Цукерваники др.), химии и технологии силикатов (И. С. Канцепольский и др.) и т.д. Перестраивались оросительные системы, улучшалась их эксплуатация, велась борьба с засолением и заболачиванием почв. Выведением высокоурожайных сортов хлопчатника, в том числе тонковолокнистых, занимались Г. С. Зайцев, А. И. Автономов, С. С. Канаш и др. Ботаники изучали пустынную и высокогорную флору (Е. П. Коровин, И. И. Гранитов и др.), вели поиски ценного растительного сырья. В области микробиологии работали М. М. Кононова, Ф. Ю. Гельцер, О. Г. Ёлкина и др., физиологии животных и человека — Н. В. Данилов, А. Ю. Юнусов и др.
В 1940 был учрежден Узбекский филиал АН СССР (УзФАН). Его институты изучали месторождения цветных металлов, осуществляли геозарисовку трасс Северного и Южного ферганских каналов, составляли почвенные карты. В 1940 Узбекским геологическим управлением проведена гидрогеологическая съёмка пустынно-пастбищных территорий Кызылкумов. В 1941 издан 1-й том «Флоры Узбекистана».
В годы Великой Отечественной войны 1941—1945 работа УзФАНа и отраслевых НИИ проводилась в содружестве с научными учреждениями России, Украины, Белоруссии, временно эвакуированными в У. В 1941 организован Энергетический институт. В 1943 на базе УзФАНа учреждена