Эпоха бурного строительства Российского царства, формирования новых социальных и экономических отношений поставила особые задачи перед русской культурой, по-прежнему пронизанной христианскими догмами. Государство же было заинтересовано в развитии прикладных наук — геометрии, географии, механики, металловедения, архитектуры. Без них нельзя было строить мощные укрепления, лить пушки, открывать новые земли, совершенствовать производства и ремесла. Строителям и чиновникам быстро разраставшегося бюрократического аппарата необходима была грамота. Начатков клерикального образования для дьяков и подьячих было недостаточно. Нужны были книги — основной источник познаний. Миссионерская деятельность в новоприсоединенных землях требовала такого количества книг, которым не располагали центральнорусские епархии.

Всеми этими обстоятельствами объясняется поддержка, оказанная Грозным и митрополитом Макарием Ивану Федорову, основавшему в Москве типографию, деятельность которой началась в 1563 г. Книгопечатание в России в течение XVI в. было государственной монополией. Федоров не был первым издателем книг в России. На протяжении 50-60-х годов XVI в. было напечатано несколько так называемых безвыходных, т. е. анонимных, книг. Это узко-, средне- и широкошрифтное четвероевангелие и другие богослужебные книги. И состав этих книг, и бумага, и орнаментика ведут к Москве. К сожалению, неизвестно, кем была организована деятельность первопечатников, откуда вышли эти книги. Скорее всего, это был Сильвестр, один из выдающихся деятелей Избранной рады. Среди типографов этого времени могли быть «мастер печатных книг» Маруша Нефедьев, новгородец Васюк Никифоров, Иван Федоров, Петр Тимофеев Мстиславец, Андроник Тимофеев Невежа.

1 марта 1564 г. был завершен первопечатный Апостол, в августе-октябре 1565 г. увидели свет два издания Часовника. Над изданием книг трудился Иван Федоров, человек, рассматривавший свое дело как высокое призвание. Много лет спустя он гордо заявил: «Не удобно ми бе ралом ниже семян сеянием время живота своего съкращати, но имам убо вместо рала художьство наручных дел сосуды, вместо же житных семен духовная семена по вселенной разсевати». Отпечатанный красивым и четким шрифтом, украшенный многочисленными заставками и иллюстрациями, исполненными с большим художественным вкусом, Апостол находился на уровне самой высокой полиграфической техники своего времени. Вскоре Ивану Федорову пришлось покинуть страну. Причины его отъезда в Литву не вполне ясны. Однако дело книгопечатания на Руси не заглохло. В Москве 8 марта 1568 г. начала печататься Псалтырь Никифора Тарасиева и Андроника Тимофеева Невежи. В 70-е годы деятельность Андроника Тимофеева была перенесена в Александрову слободу. К концу 70-х годов в России были изданы основные церковнослужебные книги. Много их поступало и из-за границы. Постоянными покупателями заблудовских и львовских изданий Ивана Федорова выступали Строгановы, нуждавшиеся в книгах для церквей во вновь присоединяемых землях.

Монополию просвещения держали священники. Но грамотность была распространена гораздо шире. С начатками ее было знакомо почти все купечество. Высшие слои дворянства и боярства также умели читать и писать. Поголовно грамотными были дьяки, число которых быстро увеличивалось. Сеть школ была еще крайне мала. Несмотря на решения Стоглавого собора расширить количество «книжных» училищ, существовавших ранее только в Москве и Новгороде, во многих городах так и не удалось организовать школ, даже церковных.

Ко второй половине XVI в. относится создание первых арифметик, которые в XVII в. станут главным пособием обучения молодых людей. В арифметиках рассматривались действия с дробями, состоявшими, по терминологии того времени, из «верхних» и «нижних» чисел. Излагалось и тройное правило («строка тройная»), широко употреблявшееся для решения задач на темы, касающиеся торговли и ссудных операций. Во всех арифметиках употреблялись русские меры, приводилась русская система устного исчисления. Первым пособием по геометрии было изданное в 1556 г. руководство писцам «с приложением землемерных начертаний». Подробные сведения о вычислении площадей геометрических фигур содержала статья «О земном же верстании, как земля верстать». Математические расчеты, связанные с измерением площадей, содержатся и в сочинении Ермолая Еразма «Благохотящим царем правительница и землемерие».

Расширились этнографо-географические представления. В Азбуковники были занесены сведения о западных и некоторых восточных народах. Были составлены карты-схемы многих земель Российского царства — «Чертеж Смоленской и рубеж Смоленским волостям», «Чертеж Лукам Великим и Псковским пригородкам с литовским городом с Полотцком», «Чертеж Ливонских городов».

Знакомство с теоретическими сведениями из области механики и математики обнаружили архитекторы, строители собора Василия Блаженного.

Большим багажом практических сведений в области металловедения обладали литейщики. Артиллерия широко использовалась в восточных и западных походах. При осаде Казани употреблялись пушки с колоритными названиями «Змей летячий» и «Змей свертный». В городе вплоть до 1565 г. оставались пушки «Сокол» и «Львиная голова».

Богатейший опыт солеваренного дела был обобщен в «Росписи, как зачат делат новая труба на новом месте», которая содержит техническую инструкцию по бурению для добычи рассола, строительству буровых вышек и технике проходки грунта.

Некоторые успехи сделала и практическая медицина. Иноземные врачи и раньше пользовали великих князей и членов их семей. И при дворе Грозного подвизался не только печальной памяти англичанин Елисей Бомелий, но и много других врачей — «фрязинов», немцев. Больницы и богадельни были образованы при всех крупнейших монастырях. Туда предписывалось помещать нищих чернецов и черниц. Практическая медицина еще неразрывно была связана со знахарством. С распространением медицинских знаний постепенно отступало знахарство, связанное с различными суевериями.

Впервые пробудился интерес к рациональному ведению сельского хозяйства. Свидетельством этого остался «Назиратель» — своеобразная практическая энциклопедия по вопросам сельскохозяйственного труда и быта.

В целом, несмотря на поддержку государством некоторых прикладных наук, их прогресс был медленным. Контакты с зарубежными странами в области книгопечатания, практической медицины и астрономии существенно не влияли на уровень их развития. Причину этого следует искать в положении науки, которая из служанки богословия постепенно превращалась в служанку теократического государства, унаследовавшего от церкви основные принципы в области просвещения и культуры.