1、相对论
1905年，20世纪最伟大的科学天才爱因斯坦在他26岁时创立了狭义相对论，在理论上为原子能的应用开辟了道路。
1915年，爱因斯坦又创立了广义相对论，深刻揭示了时间、空间和物质、运动之间的内在联系。它成为现代物理学的基础理论之一
2、量子力学
1900年，普朗克创立了量子论，提出能量并非无限可分、能量的变化是不连续的新观念。
20年代末量子力学的建立，是继1905年—1915年相对论建立后对经典物理学的又一次革命性突破，它成功地揭示了微观物质世界的基本规律，加速了原子物理学和固态物理学的发展，为核物理学和粒子物理学准备了理论基础。因此，量子力学可以说是20世纪最多产的科学理论，迄今仍具有强大的生命力。20世纪中后期5大科学成就
30年代以来，物质基本结构、规范场、宇宙大爆炸、遗传物质分子双螺旋结构、大地构造板块学说以及信息论、控制论、系统论等理论的创建，使人类的视野进一步拓展到更为宇观、宏观和微观的领域，成为人类文明进步的巨大推动力。
3、DNA分子双螺旋模型
1953年4月25日，英国《自然》杂志刊登了25岁的沃森和37岁的克里克合作研究的成果————DNA 双螺旋结构的分子模型，这一成就后来被誉为20世纪生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生物学诞生的标志。
4、大地板块构造学说
1912年，魏格纳提出大陆漂移说。大陆漂移说经过半个多世纪的发展，1968年，勒比雄等提出了全球大地板块构造学说，建造了全球被分为欧亚、美洲、非洲、太平洋、澳洲、南极六大板块和若干小板块的结构模型，得到了越来越多的科学验证，特别是海洋地质学的有力支持。
5核能与核技术
原子核的裂变和聚变反应将产生和释放出远大于机械能、化学能等产生的能量。核能的和平利用，为人类提供了一个既安全又清洁、取之不尽而用之不竭的能源宝库。
1942年，美国建成了世界上第一座原子反应堆。60年代以后，核电站进入实用阶段，发展至今已成为一种重要能源，约占全球发电总量的1／5。
核技术还广泛应用于农业、医疗、材料、考古和环保等领域。
6航天和空间技术
1903—1914年，齐奥尔科夫斯基提出以火箭为动力的航行理论，奠定了航天学的基础。1926年，戈达德成功发射了世界上第一枚液体燃料的火箭。
1957年，苏联用洲际导弹的火箭装置发射了世界上第一颗人造地球卫星，“空间时代”从此开始。1969年，美国“阿波罗”11号飞船登月，人类在月球上留下了第一个脚印。1971年，苏联建造空间站，人类首次在太空中有了活动基地。1981年，美国发射航天飞机成功，从此人类可以自由进出太空。
自50年代后期起，人类开始对月球和太阳系各大行星，以及遥远的行星际空间进行探测，至今已发射了100多颗空间探测器。
7信息技术
信息技术是20世纪发展最快的技术领域。它对人类社会、经济、政治、文化等产生了全方位的巨大而深远的影响。
1906年，三极电子管的发明使远程无线电通信成为可能。1947年，第一只晶体管的诞生为电子电路集成化和数字化提供了重要的基础。1945年电子计算机问世。
随着大规模集成电路的出现，计算机向巨型化和微型化两极发展。
8激光技术
1917年，爱因斯坦在研究光辐射的过程中，提出了“受激辐射”的概念，奠定了激光的理论基础。1958年激光被发现。1960年美国制成了世界上第一台红宝石激光器。
1977年原子激光器问世
9生物技术
基因重组技术（又称基因工程）是20世纪下半叶蓬勃兴起和发展的现代生物技术的最前沿领域。DNA的重组能创造性地利用生物资源，实现人类改造生物的遗传特征、产生人类所需要的生物类型的意愿。80年代以来，已获得上百种转基因动植物，对农业发展具有重要意义。转基因药物的研制和生产则将为人类的健康带来新的福音。
除基因工程外，生物技术（即生物工程）还包括细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等领域。1978年首例试管婴儿路易斯诞生、1996年克隆羊多莉的出现都是细胞工程的杰作；加酶洗衣粉和嫩肉粉等则是酶工程的产品；现代发酵工业始于青霉素的生产，现已大规模利用发酵工程生产抗生素等。至于根据需要对天然蛋白质的基因进行改造，生产出新的、自然界原本不存在的优质蛋白质，更是日益受到重视，被誉为第二代基因工程。
10互联网
互联网在亿万网民的学习、研究、交流、贸易，娱乐等方面创造了崭新的工作和生活方式。
数学
抽象代数学的兴起
泛函分析的诞生
自然科学
物理学
x射线、放射性和电子的发现
原子可变性和同位素的发现
狭义相对论和广义相对论
量子论的建立和发展
光量子论和光的波粒二象性
量子力学的建立
核物理学和粒子物理学的产生和发展
原子核组成的理论探索和中子的发现
热核聚变的发现和受控热核反应的探索
粒子加速器的发展
凝聚态物理学的发展
非晶态与准晶态
晶体管的发明与半导体技术
化学
同位素化学
化合价的电子理论
络合物化学键理论的建立和发展
X射线衍射分析法的成就
化学反应的理论
电子转移理论的建立和发展
分析化学
光谱学分析法
色谱分析法的建立和发展
生物学
生物化学
新陈代谢途径的基本阐明
生物能的探讨和ATP的发现
遗传学的产生和发展
DNA是遗传物质
基因工程的出现
分子生物学和细胞生物学的诞生和发展
DNA双螺旋结构的建立
蛋白质和核酸的测序和人工合成
中心法则的建立和发展
半乳糖操纵子理论的建立
重组DNA技术的建立
人类基因组计划的制定和实施
糖类的细胞识别作用的发现
核酸三螺旋的发现
神经生物学
神经元理论的建立
脑电活动的发现和进展
医学
免疫疗法和免疫学的发展
器官移植和人工器官
地球科学
自然地理综合体研究的兴起
环境科学的产生
天文学
大爆炸理论
工程技术
真空微电子器件的兴起
电话、卫星通信等先进通信手段的出现
广播与电视
雷达
计算机的发明和发展
微处理器的诞生
软件工程概念的形成
因特网的出现
自动化技术的形成和发展
人工智能的发展
激光技术
激光器的诞生
受激辐射概念的提出
微波波谱学的创立
微波激射器的问世
全息照相
信息论、控制论和系统论的产生
材料科学
新型能源的开发和利用
机器人
军事技术的发展
化学武器与基因武器
核武器的新发展
电力系统的建设
汽车的广泛使用
航空航天的兴起
飞机的发明
火箭、航天飞机、卫星、空间站
遥感技术
自来水的使用
农业机械化
空调制冷技术的应用
高速公路
家用电器的出现
人工假肢、心脏起搏器、人工瓣膜、隐形眼镜等保健设施的出现
石油化工的迅速发展