В Сибирском отделении АН СССР сформировался ряд научных школ, получивших мировую известность. Сибирская школа нефтяной геологии во главе с академиком А.А. Трофимуком продолжила традиции, заложенные академиком И.М. Губкиным. А.А. Трофимук объединил вокруг себя все академические, отраслевые и производственные нефтегазовые геологические организации Сибири. В числе важнейших достижений этого коллектива — предсказание и открытие нефтяных и газовых месторождений в Западной Сибири и открытие гигантских месторождений в древнейших отложениях докембрия в Восточно-Сибирской нефтегазовой провинции. В целом данной научной школой внесен огромный вклад в развитие нефтедобывающей промышленности СССР и России.
Представители сибирской школы нефтяной геологии (академики А.А. Трофимук, Н.В. Черский и др.) сделали еще ряд открытий мирового уровня. Среди них — способность углеводородов при низких температурах и повышенных давлениях образовывать с водой твердые соединения — газогидраты, представляющие собой непрерывно возобновляемый источник энергоресурсов. Вслед за этим последовали открытия газогидратов по всему миру, в основном на шельфах морей вокруг континентов. По оценке специалистов, запасы горючих газов в газогидратах на два порядка превышают все традиционные запасы нефти и газа. За этим ресурсом — огромное будущее, однако разработка месторождений газогидратов требует принципиально иных, неизвестных на сегодняшний день технологий.
Геологические школы СО АН СССР складывались в результате взаимного обогащения томского, иркутского, московского, ленинградского, львовского источников и сыграли исключительную роль в развитии геологической науки в Сибири.
Признанные школы в области магматизма и рудообразования возглавили академики братья В.А. и Ю.А. Кузнецовы. Разработанное этими школами учение о магматических и рудных формациях позволило выйти на новый уровень понимания процессов генезиса изверженных пород и связанных с ними рудных месторождений.
Огромную роль в формировании школы сибирских тектонистов сыграли академики А.Л. Яншин и Ю.А. Косыгин, члены-корреспонденты АН СССР К.В. Боголепов и И.В. Лучицкий. Крупными работами этой школы были «Карта тектоники докембрия континентов с объяснительной запиской» и «Справочник тектонической терминологии».
Исследования в области геоморфологии, неотектоники, литологии осадочных пород (школа академика А.Л. Яншина и члена-корреспондента АН СССР Н.А. Флоренсова) завершились открытием крупнейшего в мире калиеносного бассейна в Восточной Сибири и изданием многотомной монографии «История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока», удостоенной в 1978 году Государственной премии СССР.
Яркий след в становлении и развитии научной школы сибирских ученых-петрологов оставил академик B.C. Соболев. Его школа осуществляла фундаментальные исследования физико-химических условий образования геологических пород в глубинных слоях земной коры и верхней мантии Земли, что позволило научно обосновать принципы выделения фаций метаморфизма горных пород и связанных с ними полезных ископаемых, в том числе и алмазов. Эти труды были удостоены Ленинской премии. Разработанные учениками B.C. Соболева минералогические методы поиска алмазоносных трубок взрыва, основанные на особенностях вещественного состава минералов — спутников алмаза (гранатов и хромистой шпинели), привели к открытию новых месторождений алмазов в Якутии, а позже и в других регионах России и за рубежом.
С исследованиями условий формирования алмазов тесно связаны работы по термобарогеохимии и экспериментальной минералогии. Большой вклад в их развитие внесли члены-корреспонденты АН СССР М.М. Одинцов (Иркутск), В.В. Ковальский (Якутия) и доктор геолого-минералогических наук А.А. Годовиков.
Сибирские геохимики (школа академика Л.В. Таусона, члена-корреспондента АН СССР Ф.Н. Шахова, члена-корреспондента АН СССР Ф.П. Кренделева) научились использовать редкоэлементный состав вод, почв, донных осадков и растений для реконструкции условий образования горных пород, поиска полезных ископаемых, выявления источников загрязнения.
Представители сибирской школы палеонтологов-стратиграфов (основатели — академик Б.С. Соколов, член-корреспондент АН СССР В.Н. Сакс и член-корреспондент Белорусской Академии наук, профессор А.В. Фурсенко) заложили основу построения региональных стратиграфических шкал в осадочных бассейнах Сибири. Под руководством академика Б.С. Соколова была открыта и обоснована новая вендская система с возрастом пород 640—575 млн лет. В то время в океане произошло «взрывообразное» увеличение биомассы живых организмов. Последователями Б.С. Соколова позже было доказано, что с этим этапом связано формирование самых древних нефтепродуктивных толщ.
С организацией Сибирского отделения коллективы геофизиков под руководством академика Н.Н. Пузырева, академика А.С. Алексеева, члена-корреспондента АН СССР Э.Э. Фотиади, члена-корреспондента АН СССР В.П. Солоненко развернули исследования по изучению глубинного строения Земли, разработали новые геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, в том числе методы многоволновой сейсморазведки и акустического каротажа. Эти методы позволили более эффективно искать месторождения нефти и газа, исследовать напряженное состояние литосферы и прогнозировать опасные сейсмические явления.
Научная школа геологов-горняков, начало которой положил член-корреспондент АН СССР Н.А. Чинакал, известна созданием и широким промышленным внедрением щитовой системы разработки угольных месторождений со сложными горно-геологическими условиями, а также передвижных крепей, что позволило в несколько раз увеличить производительность труда горняков. С середины 1960-х годов в горных институтах Сибирского отделения АН СССР были развернуты исследования в области создания «подземных ракет» — горных машин нового класса для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций различного назначения. Данные разработки запатентованы в Германии, Англии, Франции, США, Японии и других странах и экспортировались в десятки стран мира. До начала 1990-х годов они назывались «жемчужиной Машиноэкспорта СССР». Это известные всему миру пневмопробойники, пневмо-ударники и пневматические молоты, которые и поныне успешно эксплуатируются на многих рудниках.
Разработка месторождений в условиях Крайнего Севера потребовала качественно иных технологий и инженерных решений. Здесь значительный вклад был внесен учеными Института горного дела Севера. Открытые ими закономерности изменения прочности горных пород в области отрицательных температур, предложенные технологии комбинированной (открыто-подземной) отработки рудных тел, способы крепления и закладки отработанных горных выработок льдопородной массой позволили существенно повысить эффективность горных работ в условиях вечной мерзлоты.
Научная школа мерзлотоведов (основатели — профессор М.И. Сумгин, академик П.И. Мельников) многие годы наблюдала и изучала «особый континент Земли» — территорию многолетнемерзлых пород, которая составляет около 70 % территории Сибири. В результате были выявлены закономерности распространения и механизмы формирования температурного поля криогенных толщ, подземных льдов, газогидратов и криопегов в криолитозоне, установлен характер реакции криолитозоны на глобальные и региональные изменения климата. Полученные результаты позволили перейти к системе кратко- и среднесрочных прогнозов криогенной обстановки в Сибири.
Крупнейшая школа лимнологов, заложенная известным русским ученым Г.Ю. Верещагиным, продолженная членом-корреспондентом АН СССР Г. И. Галазием и членом-корреспондентом АН СССР (впоследствии академиком) М.А. Грачевым, решала проблемы сохранения и функционирования экосистем озера Байкал. Позже подобные исследования развернулись на озерах Хубсугул, Телецкое. Ученым — защитникам Байкала удалось включить его в список Участков Мирового Природного Наследия ЮНЕСКО.
Одним из первых институтов, организованных в Отделении (в 1957 году), был Институт географии Сибири и Дальнего Востока в Иркутске, ориентированный на задачи ландшафтоведения и экономической географии. Во времена бурного строительства на востоке страны его научные рекомендации широко использовались при формировании Ангаро-Енисейского промышленного района, Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса. Разработанная академиком В.Б. Сочавой (многие годы он был директором института) теория геосистем в настоящее время находит широкое применение при подготовке программ и схем ландшафтного планирования как в нашей стране, так и за ее пределами (Германия, Польша, Чехия и др.).
Более 40 институтов СО АН СССР, в том числе институты по наукам о Земле, участвовали в научном обосновании трассы Байкало-Амурской железнодорожной магистрали, а также в подготовке предложений по освоению прилегающих к ней месторождений полезных ископаемых. За исследования по уточнению геологических и сейсмических условий строительства Байкало-Амурской железнодорожной магистрали и создание восьмитомной монографии «Геология и сейсмичность зоны БАМ» большой коллектив ученых получил премию Совета Министров СССР (1988).