19. gs. virzība uz modernizāciju Austrumeiropā un Krievijas Impērijā veicināja Rīgas Politehnikuma dibināšanu (1862), kas bija pirmā starptautiski atzīta praktiski orientēta augstskola, kurā tika veikti arī fundamentāli pētījumi. Pazīstamākie pētnieki – fizikālās ķīmijas pamatlicējs Vilhems Ostvalds (1909. gada Nobela prēmijas laureāts) un Pauls Valdens, kurš veica pasaules līmeņa atklājumus organiskajā ķīmijā. Daudzi latviešu zinātnieki 19. gs. beigās strādāja dažādās Krievijas augstskolās (galvenokārt Maskavā un Pēterburgā), kur veica pētījumus ne tikai eksaktajās un dabaszinātnēs, bet attīstīja arī humanitārās zinātnes, t. sk. latviešu valodniecību, folkloru, vēsturi un ģeogrāfiju. Šīs aktivitātes un tajās iesaistītie akadēmiski izglītotie cilvēki no jaunlatviešu vidus – Krišjānis Valdemārs, Krišjānis Barons, Kārlis Mīlenbahs, Jānis Endzelīns – veicināja pirmo latviešu tautas atmodu. Pēc Pirmā pasaules kara ar Latvijas Republikas un Latvijas Universitātes (LU) dibināšanu sākās jauns posms zinātnes attīstībā. Zinātni neatkarīgajā Latvijā starpkaru periodā raksturo daudzveidība un jaunu akadēmisko nozaru līdzsvarota attīstība gan humanitārajās (filozofija, filoloģija, vēsture, literatūrzinātne), gan eksaktajās (matemātika, dabaszinātnes, medicīna) zinātnēs. Arī tradicionālās nozares – ķīmija, inženierzinātnes un lauksaimniecības zinātnes – piesaistīja jaunus speciālistus un ievērojami paplašināja pētniecību. 20. gs. 30. gadu beigās iezīmējās modernas, zinātnē balstītas industrijas attīstība. Diemžēl šo attīstību pārtrauca Otrais pasaules karš un Latvijas aneksija Padomju Sociālistisko Republiku Savienībā (PSRS), kā rezultātā aptuveni 60 % zinātnieku devās trimdā uz rietumiem un daudzi, apliecinot Latvijas tā laika zinātnes kvalitāti, ieguva profesoru vietas Eiropas, Amerikas un Austrālijas augstskolās. Pēc 1945. gada zinātne Latvijā bija spiesta attīstīties totalitāros apstākļos, piemērojoties PSRS nosacījumiem un kārtībai. Lielākās izmaiņas bija Latvijas Padomju Sociālistiskās Republikas (LPSR) Zinātņu akadēmijas dibināšana 1946. gadā, kas izveidojās kā galvenā zinātni organizējošā iestāde valstī, attīstot plašu institūtu tīklu. Tas noveda pie pētniecības samazināšanās LU un citās augstskolās. Zinātņu akadēmijas tīklā kopā tika dibināti 15 institūti, kas darbojās galvenokārt eksaktajās un dabaszinātņu jomās un apvienoja 500–600 zinātnieku. Lai arī proporcionāli tas veidoja nelielu daļu no LPSR zinātnes darbiniekiem (11,5 % pēc 1980. gada datiem), šajos institūtos tika veikti svarīgākie augsta līmeņa pētījumi un bija koncentrēti lielākie resursi. Lielākais institūts šajā saimē bija Organiskās sintēzes institūts (OSI), kas ne tikai veica pasaules līmeņa fundamentālus pētījumus, bet arī izgudroja daudzus medicīnas preparātus un nodrošināja to ražošanu. Kopumā šajā periodā tika veikti nozīmīgi atklājumi ķīmijā (t. sk. organiskajā ķīmijā, koksnes ķīmijā, zemtemperatūras plazmas ķīmijā un elektroķīmijā), fizikā (magnetohidrodinamikā un cietvielu fizikā), astronomijā, kompozīto materiālu mehānikā, informācijas tehnoloģijās, hidrobioloģijā, viroloģijā un molekulārajā bioloģijā. Lai arī pētniecība LPSR bija daudz apjomīgāka un pat prestižāka nekā pirmskara Latvijā, tā bija pilnībā atkarīga no centralizētā komunistiskā režīma Maskavā, kur tika pieņemti lēmumi par Latvijas zinātnes virzienu attīstību, administrēšanu un lielā mērā arī finansēšanu.
Jauns periods zinātnes attīstībā sākās līdz ar neatkarības atgūšanu 1990.–1991. gadā. Liela loma zinātnes pārveidē bija Atmodas pirmsākumos, 1988. gadā, izveidotajai Latvijas Zinātnieku savienībai Elmāra Grēna vadībā. Tika izveidota Latvijas Zinātnes padome (1990), un Latvija bija pirmā no Baltijas valstīm, kas pilnībā mainīja zinātnes finansēšanas modeli, pārejot no tiešas institūtu finansēšanas uz naudas piešķīrumu konkrētiem konkursā iegūtiem projektiem (grantiem). 1992. gadā tika reformēta Zinātņu akadēmija, pārveidojot to par nacionālas nozīmes zinātnes centru, kas sastāv no vēlētiem Zinātņu akadēmijas locekļiem. Līdz ar Latvijas Zinātņu akadēmijas administratīvo funkciju zaudēšanu tās institūti tika iekļauti universitāšu sastāvā, uzsākot zinātnes un augstākās izglītības integrāciju pēc rietumu modeļa, vai arī kļuva par neatkarīgiem valsts zinātniskajiem institūtiem Izglītības un zinātnes ministrijas pakļautībā.
