Победа Великой Октябрьской социалистической революции 1917 года, установление советской власти в России коренным образом изменили судьбу нашей Родины. Начался новый этап и в истории института.

В январе 1918 года при Высшем Совете Народного Хозяйства СССР был создан научно-технический отдел (НТО), который возглавил выпускник института 1917 года Н.П.Горбунов. Это был первый штаб советской науки. Вокруг НТО сплотились более 200 известных в то время ученых России, в том числе ведущие ученые института Л. А. Чугаев, А. А. Яковкин, А. Е. Порай-Кошиц,

В. Я. Курбатов и др. Своей целью НТО поставил создание в России крупных научно-исследовательских центров. Первым практическим шагом НТО было восстановление деятельности КЕПС (Комиссии по изучению естественных производительных сил России), которая была создана по инициативе и под председательством В.И.Вернадского еще в 1915 году. В радиохимической лаборатории КЕПС под руководством В.Е.Хлопина совместно с отделом химической промышленности ВСНХ возобновлялись работы по изучению радиоактивности. Для извлечения радия из радиоактивной руды был приспособлен небольшой содовый заводик в поселке Березники - это был первый в стране радиевый завод. Здесь в 1921 году были получены первые отечественные препараты радия. В 1922 году на этой базе был создан Государственный радиевый институт, директором которого до 1939 года был В.И.Вернадский, а его заместителем В.Г.Хлопин.

В 1918 году был создан Физико-химический институт, впоследствии имени Л.Я.Карпова. С его деятельностью связаны исследования по кинетике и механизмам полимеризации, по структуре и свойствам полимеров, по электрохимии и коррозии металлов, радиационной химии и по становлению ряда отраслей химической промышленности и науки.

В том же году в Петрограде был организован Оптический институт, который стал научной базой оптической промышленности страны. Здесь выполнены классические исследования по оптике, спектроскопии, построен электронный микроскоп, первый геодезический светодальнометр, создан метод голографии с записью в трехмерной среде. Сегодня Оптический институт - это уникальная научная организация, равной которой нет ни в стране, ни в мире.

В октябре 1918 года в Петрограде был открыт Физико-технический институт (ФТИ), организатором и директором которого до 1950 года был выдающийся ученый и деятель науки, выпускник нашего института 1902 года А. Ф. Иоффе. Еще в 1916 году, будучи профессором Политехнического института, он создал семинар по физике, куда входили молодые в то время ученые Н. И. Добронравов, П. Л. Капица, Н. Н. Семенов, Я. И. Френкель, Я. Р. Шмидт, Я. Г. Дорфман и другие, ставшие в дальнейшем его ближайшими сотрудниками. В 1919 году А. Ф. Иоффе организовал в Политехническом институте физико-математический факультет (ФМФ), деканом которого он был в течение почти 30 лет. Плодотворность сотрудничества ФТИ и ФМФ стала очевидной уже в первые годы: сотрудники ФТИ преподавали на ФМФ, а наиболее талантливые из студентов ФМФ становились сотрудниками ФТИ. Еще до окончания института физмеховцы А. И. Алиханов, И. К. Кикоин, В.Н. Кондратьев, Г. Н. Флеров, Ю. Б. Харитон, Г. В. Курдюмов и другие начали работать в ФТИ. Впоследствии они стали крупными физиками, представителями школы А. Ф. Иоффе.