Академия наук подразделялась на ряд кафедр. На кафедрах высшей математики, астрономии, химии, зоологии, технологии и механики было по два академика; на кафедрах физики, анатомии и физиологии, ботаники, минералогии, истории, политической экономии и статистики – по одному. Академики, занимавшие кафедры, именовались ординарными; их помощниками при кафедрах являлись адъюнкты. Те из них, кто оказывал особые успехи в науке, могли быть избраны экстраординарными академиками. Ординарные академики по табели о рангах имели чин шестого класса, экстраординарные – седьмого, адъюнкты – восьмого. Между тем чин шестого класса – коллежский советник – соответствовал лишь полковничьему чину в военной службе. Самые выдающиеся ученые страны в глазах властей были не очень важными персонами.
Академики и адъюнкты именовались действительными членами академии и составляли Академическое собрание, или Конференцию. В середине 1830-х годов по академии числилось 18 ординарных академиков, 5 экстраординарных и 3 адъюнкта, кроме того, 98 русских и иностранных почетных членов и 128 русских и иностранных членов-корреспондентов.
Среди почетных членов Академии наук были Н. М. Карамзин, А. Н. Оленин, директор Института восточных языков при Министерстве иностранных дел Ф. П. Аделунг. Из заграничных ученых – А. Гумбольдт, К. Гаусс, Л. Гей-Люссак, Д. Гершель, И.-В. Гёте.
Бюджет академии с начала XIX века и до 1830-х годов составлял 120 тысяч рублей в год. Помимо того, академия располагала «экономическими суммами» – доходами от своих изданий, от сдачи внаем помещений и т. д. Но денег этих не хватало. Долгое время академия не имела лабораторий для физических исследований. Хранившиеся в физическом кабинете приборы – микроскопы, электрические машины, гальванические батареи, лейденские банки, воздушные насосы – служили в основном для демонстрации опытов во время лекций.
Только в 1828 году для физической лаборатории было отведено достаточно просторное помещение и отпущено 30 тысяч рублей на покупку новых приборов. Отдельные комнаты предназначались теперь для опытов по механике, оптике, электричеству и электромагнетизму, была и специальная «холодильная комната».
В башне здания Кунсткамеры помещалась академическая обсерватория. Здесь было немало совершенных по тому времени инструментов – в том числе стенной 8-футовый квадрант, большой пассажный инструмент с 5-футовым фокусным расстоянием. Но из-за тесноты приборы не удавалось разместить и использовать должным образом. Огромный телескоп Гершеля, принадлежавший академии, не умещался в башне и долгое время лежал в разобранном виде (только в конце 1830-х годов была построена новая – Главная – астрономическая обсерватория на Пулковской горе). Тем не менее петербургские астрономы и в этих условиях проводили весьма важные наблюдения и измерения. Знаменитый ученый В. Я. Струве к 1827 году составил роспись 3112 двойных звезд, из которых 2392 до того времени не были известны науке. Он же провел наиболее полное измерение дуги земного меридиана, уточнившее прежние представления о форме планеты. Адъюнкт астрономии В. К. Вишневский провел десять лет в почти беспрерывных разъездах по стране, занимаясь астрономическим определением географических точек в разных частях России. Ему приходилось странствовать по бездорожью с весьма чувствительными инструментами. Хронометр, нуждавшийся в постоянной температуре, Вишневский в течение десяти лет носил на себе, почти не снимая, и даже спал, сидя в специально приспособленном кресле. Если до того определены были координаты 67 пунктов, то Вишневский своими трудами довел это число до 250.
Несмотря на отсутствие при академии хорошо оборудованной химической лаборатории, петербургские ученые много сделали для развития и этой науки, работая в своих домашних лабораториях. Академик Я. Д. Захаров прославился изобретенными им приборами – газометром по системе Лавуазье, прибором для плавки тугоплавких тел «посредством особой смеси водотворного и кислотворного газов» и другими. Академики В. М. Севергин и А. И. Шерер стали творцами русской химической терминологии. Они много потрудились и для популяризации науки, для исследования природных богатств России и их промышленной разработки. Серьезное практическое значение имела деятельность бывшего фармацевта Главной санкт-петербургской аптеки, а затем экстраординарного академика К. С. Кирхгофа. В 1811 году он открыл превращение крахмала в сахар при кипячении крахмала с серной кислотой, а в 1814 году обнаружил возможность превращения крахмала в сахар под воздействием фермента диастаза. Академик Т. Е. Ловиц, работавший в придворной аптеке и в приспособленной под лабораторию домашней кухне, исследовал способы добывания кристаллов сахара из свекловицы, свойства многих минералов и руд Сибири, состав метеоритов, найденных возле Харькова и в Нормандии, обнаружил адсорбцию растворимых веществ углем.
