这一时期，各门学科都有重要收获和进步，物理学方面有张宗燧关于理论物理的开创性研究，王普对核物理中热中子的出色探索；数学方面，陈省身在微分几何上取得突出成绩，华罗庚在华林问题和哥德巴赫猜想问题上有举世瞩目的进展。化学方面则出现了“黄鸣龙还原法”和侯德榜震惊化工界的联合制碱新理论等。从1941年开始，教育部学术审议委员会开始评选杰出的科学成果，并予以奖励。到抗战结束时为止，共举办了5届优秀成果奖，自然科学和应用科学获奖者达114人之多，并呈逐年上升趋势。这些获奖成果基本上反映了战时大后方科技工作的最高水平。
在中国共产党领导的陕甘宁边区，由于政府初步实行了新民主主义的科技政策，自然科学的研究事业也得到了初步开展。几百名科学家、工程师及医生在艰苦的战争岁月里奔赴延安，在用自己的科技为军民服务的同时，也发展着科技。1938年5月，自然科学研究院于延安成立，李富春任院长。两年后，陕甘宁边区自然科学研究会也宣告创立，吴玉章任会长，其他如国防科学社，边区国医研究会等也纷纷建立起来。为配合边区军事斗争和经济建设，他们还进行了许多有益的资源考察与研究工作，在一定程度上为日后的发展奠定了基础。