Ботаника. Главное внимание уделяется изучению растит. мира как компонента биосферы с целью разработки научных основ его использования и охраны. Достигнуты большие успехи в области флористики и систематики высших (сосудистых) растений. Важным этапом явилось создание 30-томной «Флоры СССР» (1934—64), начатой под рук. В. Л. Комарова и продолженной Б. К. Шишкиным. В этом труде подведены итоги 200-летним флористическим исследованиям в стране. Созданы «Флоры» и определители растений союзных и автономных республик (Азербайджана, Белоруссии, Грузии, Абхазии, Казахстана, Киргизии, Латвии, Туркменистана, Узбекистана, Украины и др.), а также отдельных регионов РСФСР (Зап. Сибири, Кавказа, Камчатки, Ленинградской области, Мурманской области, Средней Сибири и др.). Продолжается издание «Флор» Армении, Европейской части СССР, Забайкалья, Литвы, Советской Арктики, Средней Азии, Таджикистана, Эстонии. Завершено описание (1949—65) дендрофлоры СССР, публикуется «Культурная флора СССР», начатая Н. И. Вавиловым. Опубликована «Красная книга. Дикорастущие виды флоры СССР, нуждающиеся в охране» (1975). Советские ботаники проводили флористические исследования и за рубежом — в Монголии, Вьетнаме, Китае, на Кубе, в странах Ближнего Востока, Северной Африки и др. Изданы монографии о многих важных таксонах (злаки, осоки, лиственница и др.). Описано несколько тысяч новых видов, особенно в Средней Азии, на Кавказе, в Сибири и на Дальнем Востоке. Итоги систематического изучения флоры низших (споровых) растений СССР публикуются во «Флоре споровых растений СССР» (с 1952). В области альгологии выполнены крупные работы по пресноводным водорослям Европейской части СССР, Кавказа, Средней Азии, Сибири, Дальнего Востока, а также по водорослям морей СССР. Издаются определители пресноводных водорослей (Н. Н. Воронихин, М. М. Голлербах и др.); опубликована монография А. А. Еленкина о сине-зеленых водорослях СССР (1936—49). Так как изучение диатомовых водорослей имеет существенное значение для геологоразведочных работ, опубликован справочник «Диатомовый анализ» (1949—50). В области микологии изданы (В. Ф. Купревич, Л. И. Курсанов и др.) общие руководства, ряд определителей грибов, монографически обработаны важные в практическом отношении группы грибов: фитофторовые, мукоровые, головнёвые, ржавчинные, гифомицеты и меланкониальные, фузарии, дрожжевые, шляпочные и др.; изучение грибов тесно связано с работами по фитопатологии (Н. А. Наумов, С. И. Ванин и др.). Продолжалось исследование лишайников основателем отечеств. лихенологии Еленкиным и его школой, а также лихенологами Белоруссии и Украины (А. Н. Окснер и др.). Расширились исследования по бриологии; изданы общее руководство по мхам (К. И. Мейер, 1947), работы по флоре листостебельных мхов Украины, Дальнего Востока и Белоруссии; флоры сфагновых мхов СССР, Украины и Белоруссии, печёночных мхов Украины и Севера Европейской части СССР.

Сделан крупный вклад в теорию систематики (концепции вида В. Л. Комарова, Н. И. Вавилова) и в разработку её современных методов, основанных на привлечении данных генетики, цитологии, биохимии и других биологических дисциплин. Предложены новые филогенетические системы растит. царства в целом (А. Я. Вага), низших (Д. К. Зернов) и высших растений (Б. М. Козо-Полянский, А. А. Гроссгейм, А. Л. Тахтаджян). Успешно разрабатывалась проблема происхождения культурных растений и их географии (Вавилов, П. М. Жуковский). Проводились интенсивные поиски новых полезных дикорастущих растений (лекарственных, эфирномасличных, каучуконосных, дубильных, кормовых и др.) и их комплексное изучение; разрабатываются теория и методика ботанического ресурсоведения (М. М. Ильин, Ал. А. Федоров).

Морфология растений. Фундаментальные исследования посвящены эволюционной морфологии: проявлению биогенетического закона у растений (Б. М. Козо-Полянский, 1937), взаимоотношениям полового (спорофит) и бесполого (гаметофит) поколений и происхождению наземных растений (К. И. Мейер, 30—50-е гг.), модусам морфологической эволюции высших растений (А. Л. Тахтаджян, с 40-х гг.), эволюции цветка (Н. В. Первухина), вопросам карпологии (Н. Н. Каден, Р. Е. Левина). Проведены исследования по онтогенетической морфологии: по тератологии (В. Л. Рыжков, с 30-х гг., Ал. А. Федоров, с 50-х гг., и др.) и травматологии (Н. П. Кренке, с 20-х гг.). В экологической морфологии интенсивно разрабатывалось учение о жизненных формах растений. Создана серия справочников по описат. морфологии сосудистых растений (Федоров, З. Т. Артюшенко, М. Э. Кирпичников). В анатомии растений исследовалось развитие стеблей двудольных растений (С. П. Костычев), изучались механические ткани растений в связи с прочностью их тела (В. Ф. Раздорский, 40—50-е гг.), анатомическое строение сельскохозяйственных растений (В. Г. Александров, П. А. Баранов, с 20-х гг.), анатомия древесины. В эмбриологии растений ведущее место занимали работы школы С. Г. Навашина. Изучались строение и развитие гаметофитов (И. Д. Романов), процессы оплодотворения (Е. Н. Герасимова-Навашина), полиэмбриония и развитие зародыша; открыт ценоцитный тип его развития (М. С. Яковлев).

В области ботанической географии проведён критический анализ её методов и основных понятий. Развернувшиеся геоботанические исследования тесно связаны с хозяйственным освоением новых территорий, решением вопросов рационального использования и охраны лесных массивов и естественных кормовых угодий, полезащитным лесоразведением и др. Теоретическую основу их составило учение о фитоценозах, в развитии которого большую роль сыграли советские ботаники. Оно нашло дальнейшее развитие в учении о биогеоценозах (В. Н. Сукачев, с 30-х гг.), тесно связанном с представлением о биосфере. Разрабатывались вопросы классификации растительности (В. Д. Александрова). Подробнее о ботанической географии и геоботанике см. в разделе Физико-географические науки (Биогеография).

Созданы библиографические справочники по литературе: общие, региональные, посвященные отдельным проблемам ботаники и отдельным группам растений (С. Ю. Липшиц, Д. В. Лебедев и др. ). Популяризации ботанических знаний способствует 6-томная «Жизнь растений» (с 1974).

Исследования по ботанике ведутся в учреждениях АН СССР (Ботанический институт им. В. Л. Комарова, 1931; Главный ботанический сад, институты и ботанические сады Сибирского отделения, научных центров и филиалов), академий наук союзных республик, ВАСХНИЛ, на кафедрах ботаники вузов, в заповедниках.

Физиология растений. Основой для развития в СССР науки о жизнедеятельности растений послужили труды К. А. Тимирязева, В. И. Палладина, С. П. Костычева и др. Плодотворно изучались зимостойкость, засухоустойчивость и солеустойчивость растений (Н. А. Максимов, И. И. Туманов, П. А. Генкель и др.), что имеет большое значение для СССР с его разнообразием климатических, почвенных и гидрологических условий. Успехи достигнуты в разработке теоретических основ питания растений в связи с проблемой повышения урожайности (Д. Н. Прянишников, Д. А. Сабинин, Я. В. Пейве и др.).

Начиная с 50-х гг. уделяется всё больше внимания изучению обмена веществ у растений и тонкой электронно-микроскопической организации клеток. Сделан вклад в выяснение фотохимической стадии фотосинтеза, в обнаружение разнокачественности его продуктов, в выяснение путей биосинтеза фотосинтетических пигментов — хлорофилла и каротиноидов, а также в создание теории, связывающей фотосинтетическую деятельность растений с их продуктивностью (А. А. Рихтер, А. А. Ничипорович, Т. Н. Годнев, А. А. Красновский, А. А. Шлык, В. Б. Евстигнеев и др.). Планомерные работы ведутся и по выяснению биохимических основ физиологических процессов — дыхания, азотистого обмена, транспорта метаболитов и их отложения в запас, биосинтеза веществ вторичного происхождения (А. Л. Курсанов, М. Н. Запрометов, О. В. Заленский, Б. А. Рубин). Успехи достигнуты в изучении факторов, определяющих рост и развитие растений — фотопериодизма, гормональных систем (М. Х. Чайлахян, О. Н. Кулаева и др.). В 70-х гг. в результате использования методов выращивания свободно живущих растительных клеток на синтетических средах получены новые гибридные формы растений табака слиянием изолированных протопластов (Р. Г. Бутенко). Такой метод открывает новые возможности преодоления несовместимости растит. тканей и получения отдалённых гибридов.

Исследования ведутся в АН СССР (Институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева, 1934; Институт фотосинтеза, 1966; Ботанический институт и др.), в академиях наук ряда союзных республик, в отраслевых институтах, Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева, в лабораториях и на кафедрах вузов.

Микробиология. С именем основателя общей микробиологии в России С. Н. Виноградского связано открытие хемосинтеза и первой в истории этой науки азотфиксирующей бактерии, изучение аэробного разложения целлюлозы, описание принципиально новых методов изучения почвенных микроорганизмов. Его ученик В. Л. Омелянский изучал анаэробные бактерии, сбраживающие целлюлозу, биологию азотобактера и образование метана бактериями; им составлено (1909) первое отечественное руководство по общей микробиологии. В дальнейшем (с 20-х гг.) под влиянием идей В. И. Вернадского о геохимической деятельности живых организмов развитие микробиологии было связано с изучением распространения микроорганизмов и их роли в круговороте веществ в природе. С начала 20 в. происходило формирование специальных дисциплин и направлений. Возникли геологическая микробиология, выясняющая значение микроорганизмов в образовании и разрушении геологических пород и полезных ископаемых, а также применения их для получения из руд различных металлов (Г. А. Надсон, В. О. Таусон, С. И. Кузнецов); микробиология пресных и солёных водоёмов (Б. Л. Исаченко, А. Е. Крисс); почвенная микробиология — о микроорганизмах, обитающих в почве, и их роли в её плодородии (М. В. Федоров, Н. А. Красильников, Е. Н. Мишустин). В 50-е гг. возникла космическая микробиология, изучающая действие экстремальных факторов космоса на микроорганизмы и различные методы обнаружения внеземной жизни на Марсе и других планетах (А. А. Именецкий).