La investigació científica i tecnològica a Catalunya ha reportat valuoses aportacions al coneixement universal. Entre molts exemples, cal esmentar l’inventor del submarí, Narcís Monturiol (1819-1885), l’astrònom Josep Comas i Solà (1868-1937), primer director de l’Observatori Fabra de Barcelona i descobridor de diversos cometes i asteroides, o el botànic Pius Font (1888-1964), que va fundar el Departament de Botànica del Museu de Ciències Naturals de Barcelona. L’impulsor de la meteorologia i la climatologia a Catalunya va ser Eduard Fontserè (1870-1970), mentre que en geologia va destacar Jaume Almera (1845-1919) i en el camp de la medicina, l’anatomista i cirurgià Antoni de Gimbernat (1734-1816).
Al segle XX la cultura catalana té pioners que han obert camins innovadors en la recerca, el primatòleg Jordi Sabater i Pi (1922), introductor de l’estudi de l’etologia a l’Estat espanyol i descobridor del goril·la albí Floquet de neu; i el precursor de l’ecologia a Catalunya i un dels especialistes més importants del món, Ramon Margalef (1919-2004).
En el camp de la medicina cal esmentar Josep Trueta (1897-1977), queva desenvolupar un mètode per combatre les infeccions òssies aplicat per primer cop durant la guerra civil i malauradament exportat durant la II Guerra Mundial, gràcies al qual es van salvar milers de vides. Francesc Duran i Reynals (1899-1958),convertit ja en un clàssic de la recerca en virologia i cancerologia, desenvolupà la carrera als Estats Units, igual que David Cardús (1922-2003), estudiós dels efectes sobre el cos de la manca de gravetat o d’una gravetat inferior a la de la Terra, cosa que el portà a ser un dels científics que participà en la selecció de la primera tripulació que els Estats Units enviaren a l’espai. La col·laboració amb la NASA també fou una de les tasques del bioquímic Joan Oró (1923-2004), fundador i primer director del Departament de Ciències Bioquímiques i Biofísiques de la Universitat de Houston (EUA) que realitzà diversos estudis que pretenien fer entendre l’origen de la vida al planeta Terra.
Un altre nom reconegut és el de l’oftalmòleg Josep Antoni Barraquer (1852-1924),queinventà diverses tècniques quirúrgiques, entre les quals destaca la que s’utilitza per extreure cataractes. Amb ell començà una nissaga d’oftalmòlegs que arriba ja a la quarta generació. Actualment, el Centre d’Oftalmologia Barraquer de Barcelona és un referent d’especialització i recerca constant en aquesta branca de la medicina. En l’àmbit de la urologia és clau el nom d’Antoni Puigvert (1905-1990). La Fundació Puigvert és des de la seva creació el 1961 un espai de recerca i estudi per a uròlegs d’arreu del món. En el camp de la cirurgia plàstica sobresurt Pere Gabarró (1899-1980), que en fou l’introductor a Catalunya. Desenvolupà la carrera a Anglaterra on s’exilià després de la guerra civil. Una de les seves fites fou aconseguir un nou tipus d’empelt de teixits, anomenat en tauler d’escacs o segells. Fernando Vidal López (1943-1998) fou famós pel tractament del dolor. Les seves aportacions al progrés de l’anestesiologia es van centrar en la reintroducció de les tècniques d’anestèsia locoregional i la seva aplicació en el camp de la terapèutica del dolor, que portà a la creació de les modernes Clíniques del Dolor. També cal destacar la seva tasca com a cap d’un Servei d’Anestesiologia on creà escola i impulsà fructíferes línies d’investigació.
Actualment, noms com Valentí Fuster (1943), que dirigeix l’Institut Cardiovascular de l’Hospital Mount Sinaí de Nova York, als Estats Units, i que ha revolucionat els estudis sobre cardiologia, o Joan Massagué (1953), en el camp de l’oncologia, són reconeguts mundialment. També destaca Santiago Dexeus (1935), especialitzat en obstetrícia i ginecologia, fundador i director de l’Institut que duu el seu nom, actualment un dels centres més consolidats pel que fa a medicina reproductiva. En el seu equip hi ha, entre d’altres, Anna Veiga, que participà en el naixement del primer nadó proveta de l’Estat espanyol i actualment és la directora del Banc de Línies Cel·lulars del Centre de Medicina Regenerativa de Barcelona.
Pel que fa a instal·lacions científiques, un dels projectes més destacats és la construcció d’un sincrotró (accelerador d’electrons) a Cerdanyola del Vallès (Barcelona) que serà l’únic del sud d’Europa. També cal remarcar la inauguració el 2006 del Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona.