Новий технічний рівень виробництва, його ускладнення і спеціалізація, масовий характер і стандартизація вимагали поліпшення загальноосвітнього і технічного рівнів населення. Поступове підвищення значущості освіти супроводжувалося розвитком різних форм спеціалізованого технічного навчання, особливо в нових галузях промисловості. Загальна і спеціальна освіта ставала потребою розвитку суспільства, неодмінною умовою його прогресу і вдосконалення. Істотно мінялися структура і зміст освіти в різних країнах. Значно більше уваги стали приділяти вивченню математики, фізики, хімії на всіх стадіях навчання, зважаючи на потреби виробництва; освіта дедалі більше почала набувати прикладного характеру. В основі спеціалізації і диференціації освіти було підвищення її загального рівня.
У Великій Британії ще 1902 р. було видано закон, що зобов'язував місцеві органи освіти створювати державні граматичні школи. 1918 р. термін обов'язкової початкової освіти було подовжено до 14 років, тобто діти з 5 до 14 років обов'язково повинні були навчатися в школах. Згідно із законом 1944 р. термін обов'язкового навчання було подовжено до 15 років, неповна середня школа проголошувалася обов'язковою.
Університетська освіта у Великій Британії перебувала на вищому світовому рівні, а її центри — Лондонський, Кембриджський, Оксфордський, Едінбургський університети, — були своєрідною Меккою для кращих наукових сил світу і привертали талановиту молодь багатьох країн Європи, Америки, Азії.
Передові позиції США у виробництві, нових технологіях, зростання великого фабричного виробництва, конвеєрна система його організації з технікою, що безперервно ускладнюється, зумовили швидке зростання освіти в країні. Якщо 1910 р. у середній школі (9-12 класи) навчалося 15,4% молоді віком 14-17 років, то у 1920 - 32,3%, у 1930 - 51,4%, Перероблювався й зміст середньої освіти.
Ще 1918 р. закони про обов'язкову початкову освіту було прийнято в усіх штатах. У школах США було встановлено досить низький мінімум обов'язкових знань, зате істотно розширювалася програма необов'язкових предметів, що давало простір для творчості як педагогам, так і самим учням. Приблизно з 20-х років в американській школі здійснювалася диференціація навчання між тими, хто має "академічні здібності", й тими, хто "практично мислить". До шкільної програми включалися курси, що готували до професії, ведення хатнього господарства.
Високого рівня досягла освіта у Франції. Ще наприкінці XIX ст. було прийнято закони, що передбачали обов'язкове навчання дітей обох статей з 6 до 13 років. На початку XX ст. встановлено нову структуру середньої школи, що формально зрівнювала класичне й реальне відділення у праві отримання подальшої освіти. На початку 30-х років демократичні сили добилися введення безкоштовного навчання в державних середніх школах. Уряд Народного фронту подовжив 1936 р. термін обов'язкового навчання до 14 років. Вища освіта у Франції розвивалося в ті роки здебільшого у стінах університетів.
Німеччина досягла значних успіхів в освіті та науці у другій половині XIX — на початку XX ст. Центрами освіти і зосередження кращих наукових сил країни стали Гейдельбергський, Кельнський, Лейпцигський, Фрейбургський університети. Однак під час встановлення фашистської диктатури всю систему освіти в Німеччині було поставлено на службу нацизму. Освіта була вкрай ідеологізованою: правильним визнавалося лише те, що відповідало фашистським догмам. У школах процвітали расизм і антисемітизм. Заборонялися будь-які прояви вільнодумства, інакомислення. Німецька школа і вуз мали на меті лише готувати кадри для військового виробництва і вермахту. Престиж освіти катастрофічно знизився. Навіть у вищому політичному керівництві Німеччини фактично не було функціонерів з вищою освітою (лише А. Розенберг свого часу закінчив Ризький політехнічний інститут). Багато видатних вчених або покинули країну (Ейнштейн, Шрединге, Франк, Штерн, Вейль, Габер), або різко скоротили свою діяльність (Гільберт, Планк, Лауе).
У ці роки освіта і наука в Німеччині мали суто прикладне спрямування й були насамперед підпорядковані військовим потребам рейху.
20-30 рр. були переламними для розвитку цілого ряду наук. Передусім ядерної фізики, що зробила колосальний крок у своєму розвиткові: від створення датським фізиком Нільсом Бором моделі атома, відкриття радіоактивності англійським фізиком Е. Резерфордом до практичного здійснення Енріко Фермі у США 1942 р. реакції поділу ядер урану та створення атомної бомби, що відкрила атомне сторіччя.
1932 р. Дж. Чедвіком було відкрито нейтрон, передбачено існування нових елементарних часток, в тому числі мезонів, що дало змогу наблизитися до пояснення характеру сил, діючих усередині ядра.
1934 р. Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі відкрили штучну радіоактивність, поклавши початок застосуванню радіоактивних ізотопів не тільки у фізиці, а й у біології, медицині, техніці. Досягнення ядерної фізики вплинули й на інші науки: поняття і засоби, вироблені при вивченні мікросвіту, засвоювалися й використовувалися в астрономії та біології, хімії та медицині, збагачували усі галузі природознавства.
У 20-30-ті рр. великих успіхів було досягнуто також у математиці. Багато теорій, які раніше вважалися чистою абстракцією, дедалі частіше знаходили втілення у вирішенні різнобічних завдань наук про природу, завдяки чому суттєво розширювались і поглиблювались уявлення про єдність та взаємозв'язок природних явищ і процесів. Значне місце в працях математиків тих років посіло інтенсивне дослідження самих основ математики, зокрема детальна розробка математичної логіки, яка перетворювалася на одну з провідних математичних наук.
Значного розвитку набула в перші десятиріччя XX ст. хімія. Поштовх до її розвитку було дано Першою світовою війною, коли терміново знадобилось створювати отруйні гази та протигази, збільшувати випуск вибухових речовин, шукати штучні замінники багатьох природних продуктів, які стали недоступними через блокади, особливо для Німеччини. В повоєнний час було розроблено й створено штучні матеріали, які знайшли широке застосування як в багатьох галузях економіки, так і в побуті людей.
Одним із авторів хімічної зброї став хімік Ф. Габер, який керував у роки Першої світової війни хімічним відділом у військовому міністерстві Німеччини. Ніякі моральні принципи не зупиняли цього вченого. На звинувачення, що ввів у використання нову страшну зброю масового винищення, Габер цинічно відповідав, що гази, авіація й підводні човни стали новітніми досягненнями людства у військовій справі. З метою захисту від хімічної зброї було винайдено декілька видів протигазів, один з яких створив російський вчений Н. Зелінський 1915 р.
У пошуках штучних речовин особливо плідним був метод французького вченого В. Грин'яра. Використовуючи його, можливо було синтезувати велику кількість органічних речовин. За ці розробки Грин'яра було удостоєно Нобелівської премії.
Вчені-біологи продовжували вивчення процесів спадковості. Одні з них, зокрема датський біолог В. Йогансен, котрий розробив генну теорію, продовжували вивчати генотип та фенотип організмів. Інші, особливо американський біолог Т. Морган, який розпочав систематичні експерименти з плодовою мухою (дрозофілою), розробив основні уявлення хромосомної теорії спадковості.
У галузі фізіології та психології теж було досягнуто значних успіхів. Російський вчений І. Павлов в міжвоєнний період займався систематичним експериментальним вивченням вищої нервової діяльності й створив теорію умовних рефлексів, яка ствердила уявлення про цілісність організму тварини.
Мікробіологи продовжували розробку вірусної теорії. Так, англійський бактеріолог Ф. Творт 1915 р. зробив відкриття, що бактерії мають вірусні хвороби, які призводять до загибелі їхніх колоній. Канадський бактеріолог Ф. д'Ерелль 1917 р. повторив це відкриття і назвав віруси, що знищують бактерії, бактеріофагами. На базі цих відкриттів було розроблено нові ліки — антибіотики.
Проте найзначніші відкриття було зроблено при взаємопроникненні понять і методів фізики, хімії, математики та інших природничих наук. З'являються нові напрямки у вивченні природи, виникають такі нові науки, як хімічна фізика, біофізика, біохімія, геофізика і геохімія. Використання електрофізіологічних методів діагностики в медицині й встановлення хімічної однорідності Всесвіту в астрономії — ось лише самий короткий перелік практичного застосування цих наук, що ніякою мірою їх не вичерпує.
Таким чином, у галузі фізико-математичних наук цього періоду визначилися три головні напрямки: дослідження будови речовини, дослідження проблеми енергії й створення нової фізичної картини світу. Вони знайшли своє відображення у квантовій теорії М. Планка, теорії відносності А. Ейнштейна, у вченні про створення нової моделі атома.
В біологічних науках стверджувалось еволюційне вчення Ч. Дарвіна, яке творчо доповнювали й розвивали вчені різних країн. Зокрема, під впливом еволюційного вчення було висунуто нові теорії в геології, які розглядали геологічні явища в їхньому взаєморозвитку і взаємозв'язку.
Найвизначніші відкриття першої половини XX ст. було відзначено Нобелівськими преміями. Нобелівську премію засновано 1901 р. шведським інженером-хіміком А. Б. Нобелем. Присуджується щорічно за видатні праці у галузі фізики, хімії, фізіології та медицини, економіки (з 1969 р.), за літературні твори, за діяльність по зміцненню миру. Премії з фізики, хімії, економіки присуджує Шведська королівська академія наук, з фізіології та медицини — Королівський Каролінський інститут, з літератури — Шведська академія, премії миру — комітет Норвезького парламенту. Розмір премії 1988 р. становив 2,5 млн крон.
Макс Планк (1858-1947 рр.) — німецький фізик-теоретик. Народився в родині юриста. Навчався в Мюнхенському та Берлінському університетах, професор університетів у Кілі та Берліні, член Берлінської Академії наук, її беззмінний секретар (1912-1943 рр.). Ще студентом захопився термодинамікою, обгрунтуванню другого начала термодинаміки присвячено його докторську дисертацію (1879 р.). М. Планк досліджував застосування термодинаміки у фізико-хімічних процесах, зокрема в дисоціації газів і слабких розчинах. На основі теорії електролітів Планк обчислив різницю потенціалів двох електролітичних розчинів (1890 р.). 1900 р. довів, що на рівні атома енергія рухається не постійним струмом, а порціями, які він називав квантами.
Важливе місце в науковій спадщині Планка посідають його монографії з основних розділів теоретичної фізики, що вирізняються глибиною та ясністю викладення.
Почесний член АН СРСР, член Лондонського королівського товариства. Нобелівську премію присуджено 1918 р.
Альберт Ейнштейн (1879-1955 рр.) — видатний фізик, творець теорії відносності, один із створювачів квантової теорії та статистичної фізики. З 14 років разом із родиною жив у Швейцарії. Після закінчення політехнікуму (1900 р.) працював вчителем, після цього патентознавець (до 1909 р.). У ці роки створив теорію відносності, провів дослідження по статистичній фізиці, броунівському руху, теорії випромінювання.
Відкриття Ейнштейна були визнані вченими всього світу й створили йому міжнародний авторитет. Ейнштейна дуже хвилювали суспільно-політичні події 20-40-х рр., він рішуче / виступав проти фашизму, війни, застосування ядерної зброї. Брав участь в антивоєнній боротьбі на початку 30-х років. 1940 р. Ейнштейн підписав листа президентові США, в якому вказав на небезпеку появи ядерної зброї в фашистській Німеччині, що стимулювало організацію ядерних досліджень у США.
Нільс Бор (1885-1962 рр.) — видатний датський фізик, учень Е. Резерфорда. Спільно з Резерфордом розробив нову модель атома, що увібрала в себе всі зроблені ними відкриття. Бор, спираючись на ідею квантів Планка, створив квантово-планетарну теорію будови атома. Його праці присвячено корпускулярній теорії світла, дослідженню електронів, інших елементарних часток, енергії внутрішньоатомних посувань тощо.
Заснував у Копенгагені Інститут теоретичної фізики, лауреат Нобелівської премії (1922 р.).
Енріко Фермі (1901-1954 рр.) — італійський фізик, зробив великий внесок у розвиток сучасної теоретичної та експериментальної фізики. Навчався в університетах Італії, Німеччини, Голландії. В 1926-1938 рр. — професор Римського університету. Емігрувавши з фашистської Італії, працював у Колумбійському університеті (США), керував дослідницькими працями у США в галузі використання ядерної енергії.
У 1934-1938 рр. Фермі із співробітниками вивчав властивості нейтронів і практично заклав основи нейтронної фізики: вперше спостерігав штучну радіоактивність, викликану бомбардуванням нейтронами ряду елементів (у тому числі урану), відкрив явище сповільнення нейтронів і створив теорію цього явища (удостоєний Нобелівської премії 1938 р.). У грудні 1942 р. Фермі вперше вдалося здійснити ядерну ланцюгову реакцію у збудованому ним ядерному реакторі, де як сповільнювач нейтронів використовувався графіт, як пальне — уран. Останні роки життя займався фізикою високих енергій.
Ірен Жоліо-Кюрі (1897-1956 рр.) — французький фізик, прогресивна громадська діячка. Дочка П. Кюрі та М. Склодовської-Кюрі. Після закінчення Паризького університету працювала у лабораторії М. Склодовської-Кюрі, 1925 р. захистила докторську дисертацію. Завідувала кафедрою у Сорбонні. У роки фашистської окупації брала активну участь у боротьбі французького народу проти фашистів.