В условиях современных вызовов, связанных с нарастанием геополитического противостояния, переходом мировой экономики к новому технологическому укладу, одним из важнейших стратегических приоритетов развития России является достижение технологического лидерства. Реализация данного приоритета предполагает устранение ключевых проблем и разработку мер государственной политики, направленной на развитие потенциала региональных инновационных систем. Цель статьи – выявить ключевые особенности и проблемы развития региональных инновационных систем России в контексте обеспечения национальной безопасности. Информационной базой выступили работы ведущих зарубежных и отечественных ученых по проблематике научно-технологического развития, данные Росстата, а также результаты мониторинга научно-технологического потенциала регионов, проведенного в Вологодском научном центре РАН. На основе международных и межрегиональных сравнений проведена оценка научно-технологического развития России и ее регионов в 2000–2023 гг. Выявлены негативные тенденции развития, к числу которых следует отнести разомкнутость национальных инновационных цепочек, недостаточные объемы финансирования НИОКР, определенная утрата кадрового потенциала, высокие межрегиональные диспропорции в развитии потенциала в данной сфере и др. Обоснован комплекс мероприятий на федеральном и региональном уровнях, направленных на развитие национальных инновационных цепочек на основе использования потенциала межрегиональных партнерств и сегмента участников, деятельность которых направлена на преодоление «долины смерти» в инновационном процессе.