物理与化学比地质学与生物学进步得多。它们的定律和奇迹，比世俗的有神论者“牙和爪是天生即红色”的观点始终和谐得多。马姆斯伯里的奥利弗（Oliver of Malmesbury），制造了一架飞机，它们的活力在11世纪初即显示出来。1065年，他的机械准备完成，他坐在里面，在高处翱翔，结果丧命。
力学在13世纪产生出一种显著的雏形，一位圣多米尼克教会的僧侣曾提示了牛顿的一些基本观念。1222年，乔达努斯·尼摩拉里乌斯（Jordanus Nemorarius）成为圣多米尼克修会的第二任修道会长，这样一个在科学方面做出如此卓越成就的人，充分证明一般修道僧对知识的渴望——如果大阿尔伯图斯和托马斯不足以完全表露出勇气与影响力——他接受了印度的数字，而且借着规则使用字母，而不使用数字于他的一般公式，以此使代数进步。他的一本著作沿着轨线研究重力的组合，而且留下一个现在为大家所知的乔达努斯原理：凡能将某一重量提高到某一高度的力量，则能将K倍重量提高到1/K倍的高度。另一篇论文（也许是他的一个学生所写）分析静力矩的观念——一种力进入它的杠杆的产物——而预想出杠杆力学和倾斜平面的现代观念。第三篇论文——归之于“焦尔敦纳学派”，给实位移理论暂时的说明——由达·芬奇、笛卡儿和约翰·贝尔努利（John Bernoulli）逐渐扩充，最后由吉布斯（J.Willard Gibbs）在19世纪用公式表示出来。
力学的进步逐渐影响到发明。1271年，英格兰的罗伯特清楚地述说钟摆原理。1288年，我们听到威斯敏斯特教堂一个塔内的一座大钟的鸣声，而就在同时，我们在欧陆的教堂里听到相同的巨大的声响，可是没有某种文字记录说这些东西全是机械制的。首次清楚地提到一座钟由滑轮、钟摆和齿轮操作，其写明的日期是1320年。
这一时期，最成功的物理学的分支是光学。被译成拉丁文的阿拉伯人海泽姆的论文，几乎为西方打开了一个新的世界。在一篇论虹的文章里（约1230年），格罗斯泰斯特写道：
透视法的第三支……至目前为止，我们既接触不到，同时也不得而知……（它）显示给我们，如何把远离我们的事物变得似乎在手边那么近，同时如何使近处的大的物体变成似乎小的，还有如何使远处的物体显现出如我们所选择的那么大。
他继续写出，能利用由数种透明物体或各种构造不同的透镜过滤光，而开拓“视线”，这些奇迹即可完成。这些观念对他的学生罗杰·培根有极大吸引力。另外一个圣方济各修会的教士约翰·佩克哈姆，或许也是格罗斯泰斯特在牛津的一个学生，在一篇名叫《透视法》（Perspectiva Communis）的论文里，讨论了反射、折射和眼的构造。当我们记起佩克哈姆变成坎特伯雷大主教时，不难发现科学和中古时期教会之间，有着无可置疑的默契。
这些光学研究的一个结果是眼镜的发明。希腊时代已知道放大镜。可是这种放大镜在靠近眼睛时的适当调距的构造，似乎有待于折射几何学的研究。1260年至1300年，某一未确定年代的一个中国文献，谈到眼镜时称之为“爱戴”（ai tai），它使老年人得以阅读微小的字体。1305年，在皮亚琴察传教的一位圣多米尼克修会的修士谈道：“自从眼镜发明后迄今不到20年，它使人看得更清楚……我本人曾和首次发现它并制造它的人谈过。”一封日期记明为1289年的信写道：“在未发明名叫okiali的眼镜的几年里，我心情相当沉闷，不可能阅读或写作。”这种发明通常归功于萨尔维诺·阿玛尔托（Salvino Amarto），1317年他的墓碑上写着：“眼镜的发明人。”1305年，一位蒙彼利埃的医师宣称，他发明了一种使眼镜成为多余的眼药水。
磁石的吸力也已经为希腊人所知。它的指示方向的能力，显然在1世纪已被中国人发现。根据中国史书记载，约1093年，阿拉伯人首次使用磁针指引航行。这种使用在约12世纪末以前即已被阿拉伯人和基督徒的水手推广。基督徒最早提及它是在1205年，阿拉伯人最早提及它是在1282年，可是也许那些早就知道这个秘密的人，并不急着公之于世。尤有甚者，使用它的水手被怀疑具有魔力，而且有些航行者拒绝同持有这种魔鬼工具的船长出航。首次为人所知的关于一种装有旋轴浮动的罗盘的描写，见之于1269年佩雷格里吕（Petrus Peregrinus）所写的《论磁石的书信》（Epistola de Magnete）中。这个清教徒彼得记录下很多实验，提倡实验方法，同时解释磁石在吸铁中的作用，能吸引别的物体，而且找到北方。他也试图借着自我衍生的磁石的作用，制成一种永久转动的机器。
化学由于炼丹术的研究而大大地进步。从10世纪往前溯源，阿拉伯人在这方面的著作已被译成拉丁文，而不久西方弥漫着炼丹术的气息，甚至在修道院内。埃利亚弟兄是圣方济各的继承者，替腓特烈二世编著了一本炼丹术的著作。另一圣方济各修会修士格罗斯泰斯特，也著书同意金属变质的可能性。同时中古时期最著名的书之一《物质原理汇编》（Liber de Causis），把炼丹术和星象学放在一起来强加给亚里士多德。有些欧洲的国王雇用炼丹士，希望借改变便宜的金属为黄金，以扩充他们的金库。其他的狂热之徒继续寻求长生丹及哲学石（译按：他们以为哲学石可以使碰触的任何东西变成黄金，故又名点金石）。1307年，教会判决炼丹术为魔术，可是它的研制仍然继续。也许为了逃避教会的责难，有些12世纪和13世纪的作家，将他们关于炼丹术的作品诿为穆斯林盖比尔的作品。
药材使用的医学实验，增加了化学的知识，而产业的经营促使实验和发明。啤酒的酿造，及染料、陶器、珐琅、玻璃、胶、漆器、墨水、化妆品的制造对化学科学极有贡献。圣奥梅尔的彼得在约1270年写了一本《色彩混合原理汇编》（Liber de Coloribus Faciendis），包含使用于油画的各种颜料的配方；其中的一种调配方法，描述油彩是利用颜料混以亚麻仁油而制成。约1150年，在一篇论文中——据推测是一项属于萨莱诺医药学派的产品——提到酒精的蒸馏，这是首次对现在通用的方法做了清楚的提示。出产葡萄的国家蒸馏而成酒，称之为“生命之水”。北方由于天气酷寒和少产葡萄，发现蒸馏谷类较便宜。凯尔特人称之为“仙酿”（uisqebeatha），它被缩写成威士忌，也指“生命之水”。穆斯林炼丹士很早以前就知道蒸馏方法。可是酒精的发现，及13世纪矿物酸的发现，大大扩大了化学知识和工业。
与酒精的蒸馏同具重要影响力的是火药的发现。古代中国人的权威现在受到挑战；1300年之前，阿拉伯手稿中没有明显地提到这种物质。最早为人所知的关于这种爆炸物的描述，见之于《焚毁敌人之火》（Liber Ignium Ad Comburen Dos Hostes），著者为玛尔库斯·格拉埃库斯（Marcus Graecus），写于约1270年。描写过希腊的火和磷火之后，希腊人马克提供我们一种制造火药的秘方：1磅炽热的硫黄、2磅菩提树或柳树的炭、6磅硝石（亚硝酸钾），分别磨成细粉，然后将之加以混合。14世纪以前，没有任何军事上使用炸药的记载。
