抗战时期中国的科学如果美国人处在此种境遇，也许早就抛弃书本，另谋门道，改善生活去了。但是这个曾经接受过高度训练的中国知识界，一面接受了原始淳朴的农民生活，一面继续致力于他们的学术研究事业。学者所承担的社会职责，已根深蒂固地渗透在社会结构和对个人前途的期望之中了。——费正清
只有自由创新的精神深深地根植于人们心中，与具体的情况结合才能够触发专业知识的灵感。
全面抗战期间，李约瑟受英国皇家学会派遣来到中国援助抗战，在营造社工作的梁思成、林徽因夫妇于四川李庄欢迎了他。为了保存民族科学，与实业界对应地，科学界和教育界也大举内迁，其意义决不亚于实业界内迁。中央研究院、中央博物馆、金陵大学、同济大学等学术机构和高校在抗战时期便驻扎在四川李庄。
北大、清华与南开三所大学在昆明筹建了西南联大；在东南沿海，萨本栋主持了厦门大学的迁建；汤飞凡等在迁建到昆明北京的防疫机构基础上建立了中央防疫处，生产大量的疫苗、抗生素。
金陵兵工厂迁建到四川后，与其它兵工厂合并成立了二十一兵工厂，是当时中国最大的兵工厂，李承干领导了二十一兵工厂的工作，为抗战提供了大量的轻重武器和弹药，兵工厂在1943年生产中正式步枪替换原来的“汉阳造”，其穿透能力优于当时日本的三八式。值得一提的是熊大缜等大批学生在后方抗日根据地的贡献，熊大缜是清华大学物理系学生，曾经拍摄了中国第一张红外照片，引起科学界的轰动。
他在钱伟长、彭恒武等同学中也是佼佼者。抗战全面爆发后，他放弃出国留学的机会，在叶企孙的帮助下，组织阎裕昌、张方等在冀中根据地研制了爆破装置，无线电通讯工具，并生产火药、武器，并通过短期培训等方式，把军工技术传遍了整个敌后根据地，地雷战就是从这里发展起来的。
大批的欧美留学生为中国科学的发展作出了贡献，他们大多在国外做出了杰出的成绩，却甘愿回到设备奇缺、环境动荡的国内振兴中国的科技。
回到国内以后，他们主要的方式就是教育，用教育把科技知识与科学的精神一直延续下去。最著名的莫过于创建清华物理系和理学院的叶企孙教授。叶企孙本人用X射线法精确测定了普朗克常量，并研究了流体静压力下铁磁体磁导率变化；他延聘的教师熊庆来、萨本栋、周培源、赵忠尧、吴有训等组成了中国当时最强的物理学队伍。
熊庆来原在清华任教，对于函数论有很深的造诣，并发现了华罗庚；萨本栋曾在美国西屋公司担任工程师，是当时世界一流的机电专家，他创造性地开展并矢电路分析，用复矢量解决三相交流电的问题。
陈嘉庚在遇到经济困难后，把自己建立的厦门大学无偿转让给国家，并聘请萨本栋担任厦门大学校长，厦门大学在萨本栋的领导下，于抗战中有长足的进展，为国家培养了一大批机电技术人员；周培源从美国取得学位后，到海森堡、泡利处从事相对论引力场的研究，得出轴对称静态引力场的若干解，他在抗战中从军事应用的立场出发，转向流体力学的研究，提出湍流模式理论；赵忠尧在加州大学密立根教授下从事硬伽马射线的吸收系数研究，在1930年观察到正负电子湮灭现象，他的发现启发了隔壁实验室的安德逊利用云室观察到了正电子径迹，后者在1932年获诺贝尔奖；吴有训在1924年验证了康普顿效应，通过X线散射线，发现经过元素散射后的射线波长发生变化，康普顿效应的机制是部分光子在与原子周围电子碰撞中损失了能量，吴有训在利用多种元素进行验证，并计算了变线与不变线强度能量比率。
除了清华的物理学，还有施士元，作为居里夫人的学生，他回国后在东南大学任教，培养了大批物理学人才，鼓励了吴健雄从事物理学研究。
1928年，束星北带着论文找到爱因斯坦，得到赏识，被留作助手，他回国后在1945年研制成我国第一部雷达。
由于量子理论在当时刚刚建立，生命力极强，大量的经典观念不断被突破，所以在这一领域学习的留学生获得了较其他领域更大的成功，并且爱因斯坦访问日本时路过上海，玻尔也于1937年初访问中国，而且他与莱布尼兹有相同之处，就是对中国古代的阴阳八卦很有兴趣。这些都促进了国人对于物理领域的兴趣。王淦昌预言中微子存在并提出实验方案，这与汤川秀树的介子理论不同，后者提出了核力场的方程，因此意义更大些。
钱三强在小居里夫妇主持的镭学实验室从事研究工作，于1946年发现了铀三裂变和四裂变现象。卢嘉锡在英国也从事核元素浓缩的研究。陆士嘉在普朗特门下作的流体力学研究。普朗特的学生冯卡门，超音速飞机的设计者，曾到中国讲学，后来他在美国指导钱学森在空气动力学方面的研究。
虽然中国科学家在这一阶段的主要成就集中在物理上，但在别的学科也有许多建树。
1938年汪猷在德国库恩指导下进行藏红素化学的研究，合成了十四乙酰藏红素，这是当时分子量最大的有机化合物。1942年，汪猷进入上海丙康药厂，担任厂长和研究室主任，在此期间开始对抗生素的研究，通过对霉烂的桔子表面的烂毛的几年研究试验，克服种种困难，终于分离得到了一种抗菌物质桔霉素。1947年汪猷的论文《桔霉素》发表于美国《科学》杂志。
1934年，谈家桢来到美国，跟随摩尔根等从事遗传学的研究，并于1936年回国。在全面抗战期间，他取得了研究的重大突破，发现了瓢虫色斑变异遗传的嵌镶显性现象，对遗传理论作出了重要贡献。
在茅以升主持设计、建造的钱塘江大桥，于1937年成功通车。但因抗日形势急转直下，茅以升亲手将其炸毁，他为此立下“不复此桥非丈夫”的誓言，并于抗战胜利后再次修复成功。范旭东、侯德榜的化学工业在世界享有盛誉。
1921年，侯德榜从哥伦比亚大学毕业回国，加入永利碱业公司发展化学工业。他突破外国的技术封锁，应用苏维尔法生产出纯碱，并于1939年自行发展了侯氏制碱法，将其公之于众，极大提高了世界化学工业的发展。在抗日根据地和解放区亦发展了烧碱生产。1942年下半年，东海工业研究室以碳酸钠、氧化钙为原料，采用苛化法试制烧碱成功，并在东海区创建了益新碱厂。
1928年，李四光就对“贫油论”提出异议，以后他在《中国地质学》一书中，提出：新华夏构造体系沉降带有“可能揭露有重要经济价值的沉积物”。由于局势问题，李四光没有大力宣扬这一学说，而转向中国存在第四季冰川的研究。
孙越崎等人将原来的河南焦作煤矿设备迁至后方，并在极为困难的情况下与卢作孚联合建设了后方的几大煤矿，保障了西南大后方的煤炭供应，他在抗战期间还主持开发了中国第一个油田：玉门油田，为抗战后方提供必要的战略物资。在数学方面有华罗庚解析数论方面的研究，并写出了著名的《堆垒素数论》，中国第一位数学硕士陈省身在微分几何方面获得了重大成果。
当时正在兴起对核射线和基本粒子的研究的热潮，由于战争的压力而使各国大大加强军事科技的研究。有人把以核武器，雷达，导弹和航天为代表的军工科技发展称为第三次科技革命，把以个人计算机为代表的科技发展称为第四次科技革命，是有一定道理的。费米在二十年代末建立的量子统计学，他在1934年用中子轰击铀原子，引出“超铀元素之谜”。
哈恩、斯特拉斯曼与女物理学家梅特涅在随后的研究中发现了裂变产生巨大能量，费米立即联想到一个铀原子裂变过程中释放的中子又可以使更多的铀原子裂变，从而有可能产生主动进行的链式反应。而原子裂变释放巨大能量的潜在应用吸引了各国科学家。1941年，费米在美国哥伦比亚建造核反应堆，原子时代真正到来。而我国当时的留学学者显然密切关注了这一领域，所以能够在建国后回到国内，独立自主地完成了原子弹和氢弹的研制。
事实上，在军事科技快速发展时，民用科技也开始起飞。1904年，弗莱明发明了真空二极管，1907年，弗雷斯特发明真空三极管，应用电子管形成的微波既用于雷达，也用于家用微波炉。电子管更重要的作用在于调制电信号，在一战后许多人开始研究电视，终于在二十年代，电视机面世了。
它利用摄像术把景物的光线汇集到感光材料上，把景物图转化为感光材料的电位图，用电子束对之按一定规则，如从上到下，从左到右进行扫描，并把电位图转化为电信号，这与扫描电子显微镜有类似之处。电视机接收到信号，对应地把电信号转化为电子束，参照原来的规则把正像描绘到荧光屏上。
这一过程是对人的眼睛来说，其实是一个比电影还要大的“骗局”，电影只不过把胶片的速度放快，让人以为影像是动态的，电视却是现场在显示屏上“高速作图”，让人以为图像是整幅连续传过来的。在三十年代初，维纳曾在清华任教两年，期间和清华电机系李郁荣合作研究傅里叶变换滤波器，维纳很重视自己在这一阶段的工作，称这一时期的工作是他本人学术上的一个重大转折。
后来维纳在二战中从事过密码破译工作，又在战后成为建立信息论和控制论的重要科学家。
中国科技在许多方面都是非常薄弱的，急需向国外输送留学生，引进技术。
在抗日战争中，中国的流学潮基本中断，形成了新文化运动以来第一次知识断流，战后短暂的留学人数增多，但是随后中华人民共和国成立，由于意识形态的对立而基本中断的与西方的科技文化交流，到1960年代，中国又与苏联关系恶化，我国大陆便陷入比较彻底的与外界的知识断流，仅是通过原料出口从国外换取一些先进工业设备。
知识断流不单对于信息论、控制论与系统论在中国的发展造成了严重的影响，在其他领域造成的影响更是难以估计的。
在经济学上熊彼特的创新理论引起了广泛关注，他认为所谓创新就是建立一种新的生产函数，把一种从来没有过的关于生产要素和生产条件的新组合引入生产体系，而在这个过程中具体操作的是企业管理者。但是由于世界上大多数人处于平民层次，其理论必然难以得到普遍的接受。
并且他把自己的理论简单地外推，认为世界经济发展到所有一般性劳动都为机器所替代后，社会自然而然地由资本主义进入到社会主义，即社会主义的人们从事的都是创新型劳动，这比同期的苏联理论对社会的洞察更为深入一些，但按照社会的不平衡发展理论，这一点是难以实现的，社会在全面进入创新型劳动，摒弃一般性劳动前必然要经过巨大的意识形态和社会组织形式的变革，即使在自动化生产相当普及的今天对此也是难以作出具体预测的。
“计量经济学”一词，是挪威经济学家弗里希（R. Frisch）在1926年仿照“生物计量学”一词提出的，随后1930年成立了国际计量经济学学会，在1933年创办了《计量经济学》杂志，这一学科的形成使数学在经济学上的应用增加，使人们对于经济模型、过程有更深入的认识。在医药生命科学，1935年，多马克公开百浪多息在抗菌方面的应用，是第一个问世的磺胺类抗菌药。
1928年亚历山大·费莱明发现了青霉素的抗菌作用，在二战中被大量生产，引起了医学上的革命，我国在建国后才由汤飞凡主持研究青霉素的生产。另外一个重大的革命是三十年代的电子显微镜的发明，当电子向均匀磁场倾斜发射时，电子会作螺旋运动并在磁场另一侧聚集于一点，利用这一性质，可以将轴对称的电场或磁场作为电子透镜，聚集与物体切片作用过的电子束，然后进行显像。
短时间内经过改进后，放大倍数达到几十万倍，比光学显微镜的数千余倍有了极大提高，今天的电子显微镜可以放大数百万倍，远远把光学显微镜抛到后面。电子显微镜的发明使人们观察细胞、细菌等微小生物，研究各种材料提供了极为便捷的手段，一个神奇、复杂的微观世界生动地呈现在人们眼前。我国直到1970年才在上海研制成功一台40万倍的电子显微镜。
对这些前沿领域进行考察可以发现，中国科技的发展由于具体环境限制而明显跟不上世界的步伐。