В конце XVII — начале XVIII века учёные России и ряда стран Европы начали исследовать территории Казахстана, изучать историю, культуру, быт и обычаи его населения. Большим вкладом в развитие экономики и культуры казахского народа явились исследования русских ученых, принимавших участие в научных экспедициях на территории Казахстана. Русские ученые составили геологические и климатические, а также карты Каспийского и Аральского морей. Они опровергли существовавшее до того времени мнение о впадении Амударьи в Каспийское море.
Большую роль в изучении Казахстана сыграло Русское географическое общество, образованное в 1845 году. По существу оно явилось первой базой научно-исследовательской работы в Казахстане, положившей начало его разностороннему изучению и систематическим публикациям о нем, которые привлекли внимание передовой общественности России. Крупным итогом изучения Казахстана русскими учеными и первый фундаментальным трудом по истории казахов явилась книга А.И.Левшина, которого Валиханов назвал Геродотом казахского народа, а его монографию оценил как бесценное научное достояние, «Описание киргаз-казачьих или киргиз-кайсацких Орд и Степей» в 3 частях.
Одним из первых был русский картограф С. У. Ремезов. После присоединения Казахстана к России научные исследования проводились более широко и интенсивно. Российская академия наук организовала в 1733 году экспедицию для изучения географии, геологии и этнографии Казахстана. С 1733 по 1771 в Казахстане побывали многие учёные академии: С. П. Крашенинников, И. Г. Гмелин, И. И. Лепехин, П. С. Паллас, И. П. Фальк, П. И. Рычков и др. Присоединение Казахстана к России способствовало развитию здесь и русского образования, которое берет свое начало с созданных в Оренбурге, Омске, Уральске и других городах русских школ. В этих школах обучались дети городских жителей и казачеств. Первая школа стала функционировать с 1761 года на Змеиногорском свинцово-цинковом руднике.
Вторая половина XIX века отмечается ускоренным освоением вошедших в состав России национальных районов, в том числе Казахстана. В край приезжают ученые и путешественники для изучение его географии, истории, экономики, этнографии, минеральных ресурсов. Вклад в науку Казахстана сделали российские и казахские учёные-востоковеды: П. П. Семёнов-Тянь-Шаньский, Н. П. Рычков, П. М. Мелиоранский, В. В. Радлов, В. В. Бартольд, А. А. Диваев, Ш. Ч. Уалиханов, А. Кунанбаев, Ы. Алтынсарин и другие.
Крупный вклад в изучение Казахстана внес один из талантливых географов России прошлого столетия Н.А. Северцов (1827 - 1885). Он организовал в Казахский край и Среднюю Азию семь экспедиций, исследовал Арало-Каспийскую низменность, хребты Мугоджар, плато Устюрта, Заилийский Алатау и его регионы, собрал большую коллекцию фауны, флоры, геологического материала. Много сделал для изучения Казахстана известный русский географ и путешественник И.В. Мушкетов (1850 - 1902). Результатом его деятельности явился капитальный труд под названием «Туркестан», в котором на основании материалов экспедиций