В 1991 году вместе с будущим совладельцем банка «Россия» Юрием Ковальчуком Андрей Фурсенко организовал некоммерческий Центр перспективных технологий и разработок, в котором занял пост вице-президента. В 1994–2001-м он возглавлял Региональный фонд научно-технического развития Петербурга, на основе которого в 1995 году создал первый в России инновационный технологический центр. Под финансирование более 80 высокотехнологичных проектов руководство центра привлекло более $13 млн. Также фонд совместно с акционерным банком «Россия» был акционером ЗАО «Центр инновационного менеджмента» (занимался подготовкой специалистов для высокотехнологичных отраслей).
В 2000-м господин Фурсенко участвовал в создании Венчурного инновационного фонда — первого в России «фонда фондов». В том же году он возглавил экспертный совет Центра стратегических разработок «Северо-Запад». В 2001-м выступил учредителем ЗАО «Научное и технологическое оборудование», специализирующегося на разработке и производстве высокотехнологичного сверхвысоковакуумного оборудования.
В 2003 году на посту и. о. министра образования и науки начал реализацию 12 «важнейших инновационных проектов государственного значения по семи приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники». В период с 2005-го по 2011-й затраты на технологические инновации в промпроизводстве выросли со 125,7 млрд руб. до 474,6 млрд руб. Однако удельный вес организаций промпроизводства, осуществлявших технологические инновации, снизился с 10,5% в 2004 году до 9,6% в 2011-м. Объем отгруженных инновационных товаров, работ, услуг за тот же период вырос в 4,3 раза — с 433 млрд руб. (3,5 руб. на 1 руб. затрат на технологические инновации) до 1847,4 млрд руб. (3,9 руб.).
В 2006 году Андрей Фурсенко отчитался о выделении 10 млрд руб. 17 «инновационным» вузам, отобранным по результатам конкурса. В 2010-м он сообщил о создании 200 малых инновационных предприятий при вузах. В 2011 году Андрей Фурсенко возглавлял набсовет Фонда инфраструктурных и образовательных программ «Роснано».