Знакомство русских с Западной Сибирью впервые состоялось, вероятно, еще в XI в., когда новгородцы побывали в низовьях Оби. Походом Ермака (1581—1584) открывается блестящий период Великих русских географических открытий в Сибири и освоения ее территории.
Однако научное изучение природы страны началось лишь в XVIII в., когда сюда были направлены отряды сначала Великой Северной, а затем академических экспедиций. В XIX в. русскими учеными и инженерами изучаются условия судоходства на Оби, Енисее и в Карском море, геолого-географические особенности трассы проектировавшейся тогда Сибирской железной дороги, месторождения солей в степной полосе. Существенный вклад в познание западносибирской тайги и степей внесли исследования почвенно-ботанических экспедиций Переселенческого управления, предпринятые в 1908—1914 гг. с целью изучения условий земледельческого освоения участков, отводившихся для переселения крестьян из Европейской России.
Совершенно иной размах приобрело изучение природы и естественных ресурсов Западной Сибири после Великой Октябрьской революции. В исследованиях, которые были необходимы для развития со производительных сил, принимали участие уже не отдельные специалисты или небольшие отряды, а сотни крупных комплексных экспедиций и многие научные институты, созданные в различных городах Западной Сибири. Детальные и разносторонние исследования проводились здесь Академией наук СССР (Кулундинская, Барабинская, Гыданская и другие экспедиции) и ее Сибирским отделением, Западно-Сибирским геологическим управлением, геологическими институтами, экспедициями Министерства сельского хозяйства, Гидропроекта и других организаций.
В результате этих исследований существенным образом изменились представления о рельефе страны, были составлены детальные почвенные карты многих районов Западной Сибири, разработаны мероприятия по рациональному использованию засоленных почв и знаменитых западносибирских черноземов. Большое практическое значение имели лесотипологические исследования сибирских геоботаников, изучение торфяных болот и тундровых пастбищ. Но особенно существенные результаты принесли работы геологов. Глубокое бурение и специальные геофизические исследования показали, что в недрах многих районов Западной Сибири заключены богатейшие месторождения природного газа, большие запасы железных руд, бурых углей и многих других полезных ископаемых, которые уже служат прочной базой для развития промышленности Западной Сибири.