Особенности экономики региона указывали на необходимость научной разработки таких проблемных отраслей, как энергетика, электроника и автоматизация, биотехнология, вопросы правового обеспечения хозяйственной деятельности, рационального лесопользования.  Назрела настоятельная потребность в проектно-конструкторских подразделениях и опытных производствах для расширения экспериментальной базы науки.  Кроме традиционно превалирующих на Урале естественных и технических наук нужно было развивать и гуманитарные дисциплины -- философские, общественные, исторические науки.   Таким образом, преобразование Уральского научного центра в Уральское отделение АН СССР совпало с временем перестройки политической, общественной и экономической жизни страны совпало. В 1987 г. Отделение  объединило уже имеющиеся учреждения Екатеринбурга, Перми, Республики Коми и Башкирии (в 1987 г. местные филиалы АН были преобразованы в Коми и Башкирский научные центры Уральского отделения, причем Башкирский впоследствии выделился в самостоятельный). Вновь были созданы институты электрофизики, теплофизики, машиноведения, философии и права, истории и археологии и Специальное конструкторское бюро в Свердловске; Институт математики в Уфе, институты физиологии и экономических проблем Севера в Сыктывкаре, Институт минералогии в Миассе. В 1988 г. сложился Пермский научный центр, включивший в себя институты механики сплошных сред, органической химии, экологии и генетики микроорганизмов, Горный институт, отделения институтов экономики, машиноведения и химии.  В Ижевске начал работу Физико-технический институт, вошел в состав УрО также Удмуртский институт истории, языка и литературы, в Архангельске открылся отдел Института физиологии Коми научного центра.  

Весь этот комплекс научных учреждений с начала 80-х годов участвовал в решении задач, поставленных региональной программой "Урал", но стали также затрагиваться проблемы как Севера  (Коми, Тюменская и Архангельская области), так и Оренбуржья, т. е. крайнего уральского Юга, Челябинской и Курганской областей. Экономическую стратегию использования промышленного и энергетического потенциала региона разрабатывал коллектив Института экономики УрО АН СССР.  Кроме экономических, здесь также велись исследования по социологии уральского рабочего класса, отдел истории начал изучение индустриального прошлого края.

В Институте математики и механики продолжались работы по теории управления, вычислительной математике, теории функций и дифференциальным уравнениям, математическому программированию.  В пермском Институте механики сплошных сред изучались вопросы механики полимерных материалов, их свойства, гидродинамика специфических жидкостей.  Объектом исследований Института теплофизики (до 1987 г. - Отдел физико-технических проблем энергетики) стали неравновесные состояния и свойства теплоносителей и рабочих тел, сверхпроводимость в энергетических установках, в частности, были выполнены  теоретические расчеты для Среднеуральской ГРЭС.  Ученые Института физики металлов разрабатывали новые технологии получения металлических и полупроводниковых материалов, методы физических измерений и неразрушающего контроля.  В сотрудничестве с Уральским политехническим институтом создавались новые нержавеющие стали.

Теория и практика металлургических процессов, вопросы комплексной переработки сырья продолжали оставаться основной тематикой Института металлургии.  Осваивались методы расчета металлургических процессов на ЭВМ, изучались свойства и перспективы использования различных ферросплавов.

Институт электрохимии УрО АН СССР стал признанным лидером в области высокотемпературной электрохимии расплавленных солей.  Проводились здесь также исследования, связанные с водородной энергетикой, прямым превращением тепловой энергии в электрическую и конструкцией твердоэлектролитных электролизеров.  В Институте химии были получены новые неорганические соединения с заданными свойствами, важным направлением стали также физика и химия поверхности.  Химики-органики института работали над получением эффективных противоопухолевых препаратов.

В Институте геофизики разрабатывалась ядерная геофизическая аппаратура, позволяющая получить новые данные о глубинном строении Уральского хребта.  Совместно с американскими учеными геофизики проводили магнитные измерения в Атлантическом океане.  Институтом геологии и геохимии им. А. Н. Заварицкого были предложены теоретические разработки для поиска и оценки железных и медных месторождений.  Совместно с Уральским горным институтом и объединением "Уралгеология" составлялись палеовулканические и гидрогеологические карты Урала.  Велись также исследования на Уральской сверхглубокой скважине.  Биологи Уральского отделения много сделали для оптимизации рыбного хозяйства Урала и Сибири, проводили изучение экологических условий и последствий деятельности атомных электростанций (Белоярская АЭС), участвовали в ликвидации последствий ядерной катастрофы в Чернобыле.  Направление работ определяла также программа "Уралэкология".

Важное место в деятельности УНЦ-УрО АН СССР занимала также программа "Внедрение".  Продолжались и расширялись договорные отношения, разноуровневые связи с министерствами и ведомствами, научными и промышленными учреждениями как Урала, так и страны в целом.  Росло признание уральской науки за рубежом.  В 1985 г. имелись связи с 500 промышленными предприятиями страны (в их числе 49 заводов, 14 вузов и 15 НИИ Свердловска и области).  Экономический эффект внедрения на производстве научных разработок составил в 1985 г. 91,3 млн руб.  В ряде местных вузов были открыты центры коллективного пользования научным оборудованием и специализированные кафедры.  Формой сотрудничества стали также совместные лаборатории в институтах Уральского отделения.

В 1987 г. в УрО АН СССР насчитывалось 2237 научных сотрудников, в том числе 5 академиков, 15 членов-корреспондентов АН СССР, 173 доктора и 1037 кандидатов наук, 6 лауреатов Ленинской и 27 -- Государственной премии СССР.  Продолжалась работа с творческой научной молодежью, создавались, в частности, комплексные творческие молодежные коллективы, работала Малая академия наук, проводились ученические и студенческие олимпиады и научные школы.