В середине 19 века начинает свое развитие в России микробиология. Ее развитие связано с деятельностью таких выдающихся отечественных ученых как Л.С. Ценковский, Г.Н. Минх, О.О. Мочутковский. В области иммунологии работает И.И. Мечников – основоположник этой науки в России, лауреат Нобелевской премии.
И.И. Мечников (1845-1916) обнаружил, что некоторым клеткам соединительной ткани (лейкоциты, макрофаги) присущ фагоцитоз и создал фагоцитарную теорию иммунитета. Также его заслугой является открытие антагонизма гнилостных и молочно- кислых бактерий.
С.М. Виноградский(1856-1953), изучая серобактерии, нитрифицирующие бактерии, железобактерии, открыл явление хемосинтеза – синтез веществ за счет энергии окисления- восстановления серы, железа, азота. Его опытами было установлено, что микроорганизмы берут активное участие кругообороте веществ. Также он разработал микроэкологический метод выделения культур, который базируется на создании для определенной группы бактерий специфических условий, благоприятных для их разведения.
После разработки бактериальных фильтров появилась получать фильтраты бактериальных культур, освобожденные от бактерий. Д.И. Ивановский (1864-1920) установил, что фильтраты экстрактов растений табака, пораженных мозаичной болезнью, сохраняли свою инфекционность. Это свидетельствовало о существовании субмикроскопических форм микробов, способных проходить через фильтры – вирусах.
В.Л. Омельянский (1867-1928) – автор первого отечественного учебника по микробиологии. Он впервые выделил бактерий, которые способны раскладывать целлюлозу. Также известны его работы по исследованию роли микроорганизмов в кругообороте азота в природе, выветривании горных пород.
Г.А. Надсон (1867-1940) впервые использовал лучистую энергию для получения мутантных форм микроорганизмов, заложив основы радиационной микробиологии.
М.Ф. Гамалия (1859-1949) изучил возбудителей многих инфекционных заболеваний, развил теорию инфекционного иммунитета, впервые использовал так называемые химические вакцины.
Основоположником биохимии в России по праву считают А.Я. Данилевского (1839-1923), который возглавлял в Казанском университете первую кафедру биохимии. Им разработан метод очистки ферментов путем адсорбции с последующей элюцией. Он осуществил синтез белковоподобных веществ – пластеинов.
М.В. Ненцкий (1847-1901). Создал первую в России биохимическую лабораторию при Институте экспериментальной медицины в Петербурге. Он с рядом сотрудников осуществил ряд биохимических исследований. К их числу относятся работы по изучению химического состава хлорофилла, выяснение механизма биосинтеза мочевины и ряда вопросов обмена белков.
В 1921г. А.Н. Бах организовал в Москве Научно-исследовательский биохимический институт, а в 1935г. Он возглавил переведенный из Ленинграда в Москву Институт биохимии АН СССР, впоследствии названый его именем. Также он заложил основы теории дыхания, высказал гипотезу об участии перекисей в процессах окисления органических соединений.
В 1814 году русский химик К.С. Кирхгоф описал осахаривание крахмала под влиянием вытяжки из проросших семян ячменя: действие амилазы.
Синтез углеводов был проведён русским учёным А. М. Бутлеровым; он же предложил теорию строения органических соединений, сохранившую своё значение и поныне.
Выдающуюся роль в развитии биохимии растений в России (конец 19 в. – 1-я половина 20 в.) сыграли профессор Петербургского университета А.С. Фаминцын, его ученики Д.И.Ивановский, открывший вирусы, и И.П. Бородин, изучавший окислительные процессы в организме растений и их связь с превращениями белков.
Работы С.П.Костычева (профессор Петербургского университета, позднее – ЛГУ) по анаэробному обмену углеводов и дыханию у растений обогатили химическую физиологию открытием новых промежуточных продуктов брожения, формулировкой оригинальных взглядов на сущность окислительных процессов, на обмен белков и фиксацию азота растениями.
Московская школа физиологов и биохимиков растений была представлена К.А. Тимирязевым, исследовавшим фотосинтез и химию хлорофилла. Его ученики – В.И. Палладин, разрабатывавший проблему биологического окисления, Д.П. Прянишников, изучавший азотистый обмен растений, В.С. Буткевич, обогативший теоретическую биохимии исследованиями белков и белкового обмена растений, А.Р.Кизель, изучавший обмен аргинина и мочевины у растений и структурные элементы протоплазмы клеток, — явились создателями крупных школ и оригинальных направлений современной общей и эволюционной биохимии.
В лаборатории Г.А. Бунге молодой русский врач Н.И. Лунин первый описал в 1880 в составе молока добавочные факторы питания.