Đến năm 2003, thực hiện việc sắp xếp, kiện toàn lại chức năng, nhiệm vụ và cơ cấu tổ chức của cỏc cơ quan chuyờn mụn cấp tỉnh, Sở KHCN&MT Thanh Húa được đổi tờn thành Sở Khoa học và Cụng nghệ Thanh Húa, cú chức năng tham mưu, giỳp UBND tỉnh QLNN trờn cỏc lĩnh vực: Hoạt động KH&CN; Phỏt triển tiềm lực KH&CN; Sở hữu trớ tuệ; An toàn bức xạ và hạt nhõn; Tiờu chuẩn, đo lường, chất lượng. Sở KH&CN cũn là cơ quan thường trực của Hội đồng Khoa học tỉnh, cơ quan thường trực của Quỹ Phỏt triển KH&CN tỉnh Thanh Húa; chức năng QLNN về mụi trường được chuyển giao sang Sở Tài nguyờn Mụi trường.
Cựng với việc điều chỉnh lại chức năng, nhiệm vụ, cơ cấu tổ chức bộ mỏy của Sở KH&CN cũng được kiện toàn. Năm 2007 thành lập Phũng Quản lý Cụng nghệ, Phũng Phỏt triển Tiềm lực KH&CN (trờn cơ sở tổ chức lại Phũng Thụng tin tư liệu - Sở hữu cụng nghiệp); năm 2009 thành lập Phũng Tài chớnh - Kế hoạch, Phũng Quản lý KH&CN cơ sở, Trung tõm Thụng tin - ứng dụng - chuyển giao KH&CN (trờn cơ sở tổ chức lại Trung tõm Tư vấn chuyển giao KH&CN).
Đến nay, Sở KH&CN cú 8 phũng chuyờn mụn nghiệp vụ (Văn phũng, Thanh tra, Phũng Tài chớnh - Kế hoạch, Phũng Quản lý Khoa học, Phũng Quản lý Cụng nghệ, Phũng Phỏt triển Tiềm lực KH&CN, Phũng Quản lý KH&CN cơ sở, Phũng Quản lý Chuyờn ngành) và 3 đơn vị trực thuộc (Chi
cục Tiờu chuẩn Đo lường Chất lượng, Trung tõm Thụng tin - ứng dụng - chuyển giao KH&CN, Trung tõm Nuụi cấy mụ thực vật).
Điểm nổi bật trong giai đoạn này là cụng tỏc QLNN về KH&CN cú nhiều đổi mới nhằm ứng dụng nhanh cỏc tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất và đời sống. Hoạt động nghiờn cứu khoa học được thực hiện trờn cơ sở cỏc chương trỡnh KH&CN trọng điểm của tỉnh. Mở rộng đối tượng đề xuất cỏc nhiệm vụ KH&CN, thực hiện cơ chế tuyển chọn tổ chức, cỏ nhõn chủ trỡ thực hiện nhiệm vụ KH&CN. Cỏc nguồn lực đầu tư cho hoạt động khoa học cụng nghệ từng bước được xó hội húa. Vốn đối ứng cho cỏc nhiệm vụ KH&CN ngày càng tăng, gấp 2-3 lần kinh phớ nhà nước đầu tư cho cỏc nhiệm vụ KH&CN. Hệ thống tổ chức quản lý KH&CN từ cấp tỉnh đến cấp huyện từng bước được củng cố.
Hoạt động QLNN trờn cỏc lĩnh vực khỏc như tiờu chuẩn đo lường chất lượng; sở hữu trớ tuệ; an toàn bức xạ hạt nhõn... cũng được triển khai thực hiện toàn diện. Thanh Húa là một trong số ớt tỉnh tham gia thường xuyờn và đạt nhiều Giải thưởng Chất lượng Việt Nam (Giải thưởng Chất lượng Quốc gia). Đó cú 66 lượt doanh nghiệp tham gia dự giải, được tặng 7 Giải vàng chất lượng, 54 giải Bạc và 3 giải khuyến khớch. Đến nay toàn tỉnh đó cú 392 văn bằng bảo hộ sở hữu cụng nghiệp (trong đú cú: 363 nhón hiệu, 1 sỏng chế, 3 giải phỏp hữu ớch, 25 kiểu dỏng cụng nghiệp). Năm 2006 - 2010 đó cấp phộp cho 30 cơ sở đạt tiờu chuẩn an toàn bức xạ. Phỏt hành thường xuyờn tờ tin KH&CN Thanh Húa (6 số/năm, 500 cuốn/số), tạp chớ KH&CN truyền hỡnh (12 số/ năm). Đặc biệt Lịch Khoa học (6.500 - 10.000 cuốn/năm) là ấn phẩm thụng tin chuyờn đề phục vụ phổ biến kiến thức sản xuất nụng - lõm - ngư nghiệp, phổ biến kiến thức khoa học thường thức cho nhõn dõn, được đỏnh giỏ cao; từ năm 2009 đó đưa thờm trang thụng tin điện tử KH&CN vào hoạt động.
Đại hội Đảng bộ tỉnh lần thứ XVII (2010) đó đỏnh giỏ hoạt động KH&CN của tỉnh trong giai đoạn này:
Hoạt động khoa học cụng nghệ đó tập trung vào nghiờn cứu ứng dụng, chuyển giao tiến bộ khoa học - cụng nghệ phục vụ phỏt triển kinh tế - xó hội của tỉnh. Một số mụ hỡnh sản xuất tiờn tiến và nhiều giống cõy trồng, vật nuụi cú năng suất, chất lượng cao được đưa vào ứng dụng, gúp phần nõng cao giỏ trị thu nhập trờn một đơn vị diện tớch. Một số kỹ thuật tiến bộ được ứng dụng thành cụng trong khỏm, chữa bệnh. Nhiều tổ chức, doanh nghiệp đó đầu tư đổi mới cụng nghệ, ứng dụng cụng nghệ thụng tin, ỏp dụng cỏc hệ thống quản lý chất lượng tiờn tiến [15].