Кристаллы и жидкости. Первые успехи советской физики связаны с работами А. Ф. Иоффе по физике кристаллов. Исследованиями Иоффе и его сотрудников — А. П. Александрова, Ф. Ф. Витмана, Н. Н. Давиденкова, С. Н. Журкова, Г. В. Курдюмова, И. В. Обреимова, А. В. Степанова, Я. И. Френкеля — были заложены основы современной физики реальных кристаллов с их сложными, но имевшими большое практическое значение проблемами — прочности, несовершенств строения, дислокаций и методики их исследования. На основе этих работ начала создаваться технология выращивания идеальных, почти совершенных кристаллов, прочность и другие характеристики которых приближаются к теоретическим значениям.
Проблемами получения почти совершенных кристаллов успешно занимается институт кристаллографии АН СССР, где эти работы были начаты в 40-х гг. А. В. Шубниковым и велись под его руководством многие годы. С именем Шубникова связаны различные направления в кристаллографии, развиваемые его учениками. Л. Ф. Верещагин и его сотрудники достигли выдающихся результатов, изучая поведение твёрдых тел при сверхвысоких давлениях. В их работах был, в частности, предложен и внедрён в промышленность метод получения алмазов (1960). Поликристаллические алмазы типа карбонадо, полученные в институте, были использованы при создании камеры сверхвысокого (мегабарного) давления для исследования фазовых переходов металл — диэлектрик. В 1975 в этой камере осуществлен переход водорода в металлическое состояние (Л. Ф. Верещагин, Е. Н. Яковлев, Ю. А. Тимофеев). С. Н. Журков (Физико-технический институт АН СССР) развивает кинетический подход к проблемам прочности: он показал, что величина предела прочности по существу связана со временем, в течение которого образцы находятся под данной нагрузкой.
Ряд важных результатов получен Шубниковым и Н. В. Беловым и области структурной кристаллографии и теории симметрии. Практическое применение нашли работы по изучению электрических свойств кристаллов; сюда относится открытие Шубниковым нового вида пьезоэлектрических материалов — поликристаллических пьезоструктур (1946). Широко используется структурный анализ кристаллов и опирающаяся на его данные кристаллохимия; развита теория плотной упаковки и координационных полиэдров, объясняющая характер и физико-химические свойства этих и ряда других неорганических структур (Белов). Б. К. Вайнштейн успешно развивает исследования по расшифровке белковых структур, им же с З. Г. Пинскером создан метод структурной электронографии. Разработаны методы изучения диффузии в твёрдых телах (В. З. Бугаков, В. И. Архаров), дефектов в реальных кристаллах (Б. Г. Лазарев и др.), впервые выяснен механизм влияния дефектов на механические свойства металлов и сплавов (Н. Н. Давиденков и др.), а также дислокаций на электрические свойства (Ю. А. Осипьян).
Я. И. Френкель развил новый подход к построению кинетической теории жидкостей. Важные работы по исследованию аморфного состояния и механических свойств аморфных тел были проведены П. П. Кобеко и А. П. Александровым.
Металлы, диэлектрики, полупроводники. Первые успехи теории металлов связаны с работами Я. И. Френкеля. Ему удалось на основе квантовой теории Бора объяснить, почему электронный газ не вносит своего вклада в теплоёмкость металлов, т. е. разрешить т. н. катастрофу с теплоёмкостью, а затем обобщить (1927) представление о волнах де Бройля на случай движения свободных электронов в металле и объяснить температурную зависимость электросопротивления, влияние на него примесей, сохранив в новой теории все те достижения, которые определяли успех классической теории Друде — Лоренца (вывод закона Видемана — Франца и т.д.). Квантовая теория фотоэффекта в металлах была разработана в 1931 И. Е. Таммом и С. П. Шубиным.
Важные работы по физике металлов и сплавов, по фазовым превращениям и структуре мартенсита выполнены в 30-х гг. Г. В. Курдюмовым. Первые послевоенные годы ознаменовались успехами в области порошковой металлургии; основы физики спекания были заложены в работах советских учёных (М. Ю. Бальшин, Я. Е. Гегузин, Б. Я. Пинес и др.). В 1934 Шубиным и С. В. Вонсовским предложена т. н. полярная модель металлических и полупроводниковых кристаллов, получившая дальнейшее развитие (1949) в работах Н. Н. Боголюбова и С. В. Тябликова.
В 50—60-е гг. И. М. Лифшиц с сотрудниками показал, что знание динамических свойств электронов проводимости, а с ними и электронных свойств металлов (гальваномагнитных, высокочастотных, резонансных) позволяет установить спектр электронов проводимости и, в частности, важную характеристику этого спектра — поверхность Ферми. Рассмотрение форм поверхности Ферми позволяет делать заключения о термодинамических и кинетических свойствах металлов. Эти работы тесно связаны с плодотворными экспериментальными исследованиями (Н. Е. Алексеевский, В. И. Веркин, Б. Г. Лазарев и др.).
В области физики диэлектриков существенные достижения принадлежат А. Ф. Иоффе и его школе. В 1916—1923 он и М. В. Кирпичёва экспериментально установили, что ток через ионные кристаллы переносится ионами, движущимися в пространстве междоузлий. Ионная проводимость изучалась в 20-х гг. К. Д. Синельниковым. Исследования диэлектрических свойств аморфных и кристаллических тел были выполнены А. П. Александровым, А. Ф.Вальтером, П. П. Кобеко, Г. И. Сканави и др.
В конце 20-х гг. И. В. Курчатов и Кобеко исследовали сегнетову соль и её изоморфные смеси, положив начало изучению сегнетоэлектриков. В 1944 Б. М. Вулом были открыты ярко выраженные сегнетоэлектрические свойства у титаната бария. Было установлено, что сегнетоэлектрики представляют собой широкий класс соединений. К работам по сегнетоэлектричеству примыкают исследования Г. А. Смоленского и его сотрудников, в которых был изучен новый класс неметаллических ферромагнетиков, обладающих одновременно электрическими и магнитным порядками (сегнетоферромагнетики, 1960—1964).
Первые исследования полупроводников в СССР были проведены О. В. Лосевым в 1921. Систематические работы в этой области были начаты в начале 30-х гг. в Физико-техническом институте в Ленинграде и в других научных центрах по инициативе Иоффе. Работы по физике полупроводников в СССР и за рубежом привели к созданию полупроводниковой электроники.
В 1932 И. Е. Тамм теоретически показал, что на идеальной поверхности полупроводника должны существовать особые энергетические состояния (уровни Тамма). Советскими учёными были впоследствии проведены обширные исследования поверхностных явлений на полупроводниках.
В 1932 В. П. Жузе и Б. В. Курчатов в соответствии с теорией, описывающей энергетическую структуру реальных полупроводников, экспериментально доказали существование их собственной и примесной проводимостей. В 1933 И. К. Кикоин и М. М. Носков обнаружили возникновение эдс при освещении полупроводника в поперечном магнитном поле. Этот эффект носит их имя и широко используется для исследования электронных явлений в полупроводниках.
Большое место в работах советских учёных занимал вопрос выпрямления тока. Иоффе были выявлены основные закономерности выпрямления тока. В 1932 Иоффе и Френкель дали объяснение выпрямления тока на контакте металл — полупроводник на основе представления о туннельном эффекте. В 1938 Б. И. Давыдов разработал диффузионную теорию выпрямления на электронно-дырочном переходе. Строгая теория туннельного эффекта в полупроводниках со сложной зонной структурой, в том числе теория туннельного эффекта с участием фононов, была разработана Л. В. Келдышем. Им было рассмотрено также влияние сильного электрического поля на оптические свойства полупроводников (эффект Франца — Келдыша).
Советским учёным принадлежит основополагающий вклад в развитие представлений об элементарных возбуждениях (квазичастицах) в твёрдом теле. Первая квазичастица — фонон — была введена в теорию Таммом в 1929 в его работе о комбинационном рассеянии света. На «фононном» языке даются современные описания тепловых и электрических свойств твёрдых тел. В 1931 Френкель ввёл новую квазичастицу — экситон — для описания явлений «бестокового» поглощения света. Представление об экситонах легло в основу теории поглощения света молекулярными кристаллами, развитой А. С. Давыдовым. В 1933 Л. Д. Ландау выдвинул гипотезу о влиянии поляризации окружающей среды на свойства движущихся в кристалле электронов. В ионных кристаллах электроны вместе с созданными ими поляризационными ямами образуют квазичастицы, которые были изучены С. И. Пекаром и названы им поляронами. Ю. М. Каган и Е. Г. Бровман разработали (в 70-х гг.) многочастичную теорию металлов, позволившую проанализировать многие свойства металлов.