Активная деятельность Петербургской Академии наук была обусловлена проходившими в стране важнейшими социокультурными сдвигами. Вслед за А. К. Нартовым, в 1712 г. создавшим первый станок с механическим суппортом, в 1764—1766 гг. И. И. Ползунов разработал проект и построил первую в мире паровую машину для приведения в действие заводских механизмов. В академических мастерских трудились десятки талантливых изобретателей. Механик Академии И. П. Кулибин в 70-х годах создал конструкцию однопролетного моста через Неву, смастерил десятки новых точнейших приборов и машин, в том числе ледоходное судно. Различными рабочими машинами на уральских, олонецких, тульских, московских предприятиях управляли специалисты, окончившие цифровые, математические или навигационные, а также другие технические школы. Развертывалось издание книг и резко улучшалась подготовка «руководителей работ». На просвещение обращают внимание официальные круги. Специфической чертой русской Академии было то, что она с самого начала являлась правительственной, а не общественно-научной организацией. Она имела твердый государственный бюджет, заботами Петра I обеспечена была превосходными вспомогательными учреждениями. Ей отдали в пользование образованную еще в начале века первую российскую библиотеку, а также созданную в 1714 г. знаменитую Кунсткамеру — музей с естественно-историческими коллекциями. Для ее нужд построили обсерваторию, физический кабинет, инструментальные мастерские, типографию, создали анатомический театр, Ботанический сад, Гравировальную и Рисовальную палаты и ряд других подсобных учреждений.
В создании Академии непосредственное участие принимали некоторые крупные зарубежные ученые и философы, а также члены «Петровской ученой дружины». Особую активность проявил Лейбниц, чье заключение — «России нельзя быть без академии» — стало девизом для сторонников российского Просвещения. Большую помощь оказали ученые Берлинской, Шведской, Болонской, Парижской академий. Лондонского королевского общества. Научные кадры этих учреждений годами и десятилетиями оставались в России, творчески развивая главные направления деятельности молодых академических сил Петербурга. В составе новой академии первоначально преобладали европейские, в основном немецкие, ученые. Однако постепенно расширялся российский национальный контингент.
Определенное содействие этому процессу оказал академический университет, который просуществовал недолго: с самого начала его состав был малочисленным . Оживление системы обучения здесь связано было с именем М. В. Ломоносова, который, став куратором академического университета, уделял большое внимание этому учебному заведению, сыгравшему немалую роль в его собственной судьбе. Внимание Ломоносова к университетской молодежи способствовало формированию отечественных научных кадров .Первым президентом Академии наук был Лаврентий Блюментрост (1681—1734) — воспитанник академической гимназии пастора Глюка, медик-практик, до назначения президентом — лейб-лекарь императорского двора.
Большой след в истории Академии наук оставил швейцарский естествоиспытатель, математик, механик, физик, химик, физиолог Даниил Бернулли (1700—1782). Будучи блестящим экспериментатором, он многое сделал в области механики, гидродинамики и кинетической теории газов. Особое значение имели его работы по теории вероятностей, предлагавшие эффективные решения для различных задач на основе применения исчисления бесконечно малых. Он был ранним представителем своеобразного «синтетического» метода исследования явлений природы: механические, физические, химические, а временами и физиологические реалии рассматривались им в некоей совокупности. В результате выявляемые им законы действительного мира обретали общетеоретическое значение, глобальный, связной характер. Его интерес к проблемам питания человеческого организма, циркуляции крови инициировал антропологические исследования, стимулировал поиск оригинальных решений. Содействуя обоснованию современной картины мира, Д. Бернулли использовал математику и механику для обоснования исходных философских понятий.
Плодотворное влияние на развитие Академии оказал Леонард Эйлер (1707—1783) — гениальный математик, механик и химик, ботаник, географ, энциклопедист. Создатель петербургской математической школы, он воспитал целую плеяду талантливейших русских учеников. Прожив в Петербурге более 30 лет, Л. Эйлер создал свыше 1000 научных работ, десятки молодых ученых не теряли связей с ним, находились в творческой переписке. Л. Эйлер содействовал проявлению, раскрытию энциклопедических дарований Ломоносова.
Оставшийся в России после отъезда Эйлера-старшего во Францию сын действительного члена Петербургской Академии наук, магистр Эйлер-младший многое делал для организации в стране широкой системы математического образования, выпуска учебников начальных и средних, высших технических и университетских учебных заведений.