航空宇宙技術では、アメリカとの対抗上、国の威信をかけた開発が行われた（宇宙開発競争）。人類初の人工衛星「スプートニク1号」の打ち上げ成功、ユーリ・ガガーリンによる人類初の有人宇宙飛行の成功、宇宙ステーション「ミール」の長期間に渡る運用の成功などの宇宙開発の他、世界初の原子力発電所オブニンスクを建設するなど、ソ連は人類の巨大科学に偉大な足跡を残している。現代のロケット工学や宇宙開発の基礎は、ソ連のコンスタンチン・E・ツィオルコフスキーが築いたものである。

また、航空機でもミコヤン・グレビッチ設計局（ミグ）、イリューシン設計局、ツポレフ設計局などによって独創的な機構が開発された。 これらの宇宙研究や原子力研究は、関係者以外の立ち入りを許さず、地図にも記載されない閉鎖都市で行われることがあった。

一方で、軍事面以外の研究では遅れが目立った。特にスターリン時代では、科学的見地よりイデオロギーが優先されることがしばしばであり、特にルイセンコの提唱したルイセンコ理論等により、ソ連の農業は壊滅的な被害を受け、輸入国に転落した。 また、計画経済による工場の建設や開発は、時として実情を無視したものとなり、利益面や環境面で失敗することも度々であった。このため、地域によっては土壌や河川に深刻な環境破壊が発生し、多くの人が健康被害を受けることになった。しかし、チェルノブイリ原発事故に代表されるような、官僚的な隠蔽体質はこれらの被害を表面上は覆い隠し、被害を拡大させた。特にアラル海の開発計画は20世紀最大の環境破壊と呼ばれる事態を引き起こした。また、時には土木工事等に「国家経済のための核爆発」が使用されることすらあった。

また官僚体制の硬直はブレジネフ時代以降特に顕著となり、進んでいたはずの原子力技術や航空宇宙技術でもアメリカに対して10年単位の遅れを取るようになった。軍用の製品や技術を東芝や日立などの日本のメーカーから導入することもあった（東芝機械ココム違反事件）。半導体・集積回路技術でも大幅に後れを取り、西側のようにコンピュータの急速な進歩と普及を実現することは出来ず、ハイテク分野で決定的に立ち後れることとなった。<ref>但し、V.M.GlushkovらによってOGASが提唱されていた。</ref>