В первой трети XX в. Академия наук России образовала Комиссию по изучению естественных производительных сил России (КЕПС). Комиссия возникла в годы первой мировой войны и целью её деятельности были исследования естественных производительных сил страны. Одной из главных задач деятельности КЕПС её руководители считали обобщение материалов исследований и издание шести томного сборника «Естественные производительные силы России». В 1917 году была завершена работа над первым томом сборника («Ветер как двигательная сила»), в печати были четвертый («Полезные ископаемые»), пятый («Растительный мир») и шестой («Животный мир») тома сборника. Все эти труды опубликованы в последующие годы.
В 20-е годы работа КЕПС значительно расширилась. Большое развитие получила её экспедиционная деятельность. Были изданы многие труды о природных богатствах страны и их рациональном использовании. По результатам исследований комиссия издавала сборники, посвящённые в том числе, изучению месторождений полезных ископаемых (углей, соли, гипса) Донбасса, – «Донецкий каменноугольный бассейн» Л. И. Лутугина и П. И. Степанова, «Каменная соль в Донецком бассейне» Н. Н. Яковлева и другие.
В 30-е годы КЕПС упразднили. На её основе были созданы 16 самостоятельных научно-исследовательских институтов. Для изучения природных условий и естественных ресурсов Донецкого бассейна организовывались комплексные научные экспедиции. Экспедиция по исследованию почв и растительности Донбасса установила вертикальную зональность почв, выделила главные типы лесов на Донецком кряже. Была издана книга академика П. И. Степанова «Большой Донбасс». Геоботаник Ю. Д. Клеопов, основатель отдела геоботаники в Институте ботаники (г. Киев), впервые детально изучил растительность лесостепи и степи, применил методику геоботанического описания участков лесов и степей. Он выделил степные районы: южные сухие, средние переходные и северные влажные.
В 1936 году была составлена общая геологическая карта Донбасса. Вышли в свет работы: «Сводный геологический очерк бассейна реки Донца» Д. Н. Соболева, «Тектоника Донецкого бассейна» В. С. Попова, «Происхождение Донецкого бассейна» Н. С. Шатского, «Изучение ливней в Донбассе» Д. С. Черкаса и М. И. Казаса, «Комплексное народно-хозяйственное использование водных ресурсов Донбасса» Д. Ф. Вирныка и многие другие. Г. Г. Махов изучал почвы. Его главные работы – «Почвы Украины: очерк современного развития и состояния почвоведения на Украине и его ближайшие задачи», «Почвы Донецкого края».
Физико-географ В. С. Преображенский внёс вклад в развитие теории землеведения, ландшафтоведения, рекреационной географии, основ отечественной геологии человека. В период 1948-1953гг. он изучал природу Донецкого кряжа, издал книгу «Очерки природы Донецкого края». Среди научных трудов, обобщающих опыт и результаты исследований природы и ресурсов Донбасса, были «Схема геоботанической классификации пойменных лугов бассейна Северского Донца» Е. В. Алексеева, «Обогащение фауны Донбасса» С. З. Альтер, «Большой Донбасс» В. Г. Бондарчука, «О климатических особенностях Донецкого кряжа» И. Е. Бучинского, «Запасы угля Донецкого бассейна» В. С. Попова, «Очерки природы Донецкого
кряжа» В. С. Преображенского.
Значительный вклад в изучение природы Донбасса внесли П. И. Луцкий и О. П. Фисуненко. П. И. Луцкий проводил систематические геологические, почвоведческие, комплексные естественные исследования Донецкого края. Тщательно изучил почвенный покров Донбасса. Открыл на Донецком кряже вулканический пепел. Стал первооткрывателем источников водоснабжения для города Луганска. Работал над созданием картины геологической истории Донбасса, особенностей формирования речной сети, развития ландшафтов Донбасса. О. П. Фисуненко занимался геологической съемкой Луганской области. На протяжении многих лет был инициатором и организатором международных полевых геологических коллоквиумов по изучению карбона Донбасса, был соавтором ряда путеводителей геологических экскурсий по Донецкому бассейну. Усилиями П. И. Луцкого и О. П. Фисуненко в 1950 году был основан Геологический музей Луганского национального университета имени Тараса Шевченко. Значительные результаты в систематическом изучение климата, его динамики, неблагоприятных климатических процессах и явлений получены И. Е. Бучинским.
В 70-е годы были начаты крупно- и среднемасштабные ландшафтные исследования, составлены первые ландшафтные карты территории Луганской и Донецкой областей. Центрами географических исследований природы Донбасса являются ведущие вузы Республики – Луганский национальный университет (ЛНУ) имени Тараса Шевченко и Донбасский государственный технический университет (Дон ГТУ). Учёные вузов ведут разнообразные исследовательские работы как теоретического, так и прикладного характера. Начиная с 2001 года, в Дон ГТУ развивается научное направление – горная археология.
Объектами исследований являются древние горные выработки, техногенные площадки по переработке меднорудного сырья и поселения эпохи бронзы. Данный комплекс памятников получил название Картамышский археологический микрорайон.