商业和工业的迅速扩张，迫使科学随同发展。文艺复兴时期，柏拉图学派及艺术家的压力无法与经济的兴隆匹配；精神需求的增长，便会考虑到事实与数量的问题及理论与观念的问题。亚里士多德的经验主义复活了，剥夺了亚历山大的文化和中古文明的面罩。意大利人文主义强调的古代文学和艺术界的光荣史迹，使人们稍微重视当代的实际需要。人类必须以带竞争性的准确与速度来考虑和计划，测度与设计各种事务。他们要求观察和记录的工具，要求利用对数、解析几何、微积分、机械学、显微镜、望远镜、统计方法、航海指引、天文学设备等科学方法来处理事务，当时整个西欧社会致力于追求这些需要。
1614年纳皮尔在苏格兰，1620年朱斯特·比尔吉（Joost Bürgi）在瑞士，各自发现了对数系统（数目的逻辑），利用商和根，能很快地根据所给的数目，求出混合数目关系的结果。亨利·布立格斯（Henry Briggs）在1616年修正了他们的系统，提出以10为基础的一般计算方法，发表了从1到2万的所有对数的数目表。现在两位数的数目，能以乘的方法算出，在表中，数目的log是所有数目的log乘起来的总数；而且，a能被b除尽，是利用数目的log，从a的log减去b的log，剩下来的，便是所要的答案。威廉·伍特黎德（William Oughtred）在1622年，埃德蒙·甘特（Edmund Gunter）在1624年，设计了计算尺，利用此尺，对数的计算更能在很短的时间内读出。这些发明，大大缩减了数学家、天文学家、统计学家、航海者、工程师们的算术工作时间。开普勒（Kepler）使用新的方法，计算行星的运动。1620年，他撰写一封极为热诚的赞颂信，致马基斯顿·莱尔（Merchiston Laird），但未告知他纳皮尔在3年前即已死亡。纳皮尔犯了一个小错误，他误认为世界将会在1688年和1700年之间灭亡。
由于天体运动的计算、日历表、航海有关天文计算等复杂运作的需要，数学家和天文学家们时常有紧密的合作。如数学家托马斯·哈里奥特（Thomas Harriot），建立了现代代数学的标准形式，介绍根的象征，“较大”和“较小”，发明了以小字体代替以往数目大写字体的笨拙方法，并将所有相等的数量置于一边，而另一边则置以零的简便方法。又有一位天文学家，发现了太阳的微粒及他本身对木星行星系的观察心得，成为后来伽利略（Galileo）独立观察的主要基础。查普曼本人是学术界泰斗，也认为哈里奥特的学问是“无可比拟与无底深渊的宝藏”。
天文学和占星学渊源颇深。“时间”的占星学决定了群星对时光的徇私情形，“司法”的占星学是预知事情的学问……所有这些风靡一时的时尚，在莎士比亚时代即已发生（虽然无法证明它是人类的主要信仰），在我们这个时代仍然很流行。月亮在占星学的理论地位，制造了潮汐、眼泪、狂人和小偷，而每一个黄道带的记号控制了人类解剖学，特殊个体的个性与命运。约翰·迪（John Dee）利用混合占星学、魔术、数学和地理学等知识，撰写了《大揭秘》（Treatise of the Rosie Crucean Secrets）一书。他被控对玛丽·都铎女王实施巫术（1555年），替伊丽莎白女王草拟地理与航行水道的蓝图，建议由西北水域航赴中国的新航线，进而创造了大英帝国的名称。他曾在巴黎向群众讲授欧几里得的数学知识，驳倒了哥白尼的理论，极力主张采用格列高利的日历（比英国设计的日历还要早170年），81岁那年才寿终正寝，曾一度享受过美满生活。他的学生托马斯·狄格斯（Thomas Digges）极力促使英国接受哥白尼的理论假设，并预告了布鲁诺的宇宙观。托马斯与其父莱奥纳多·狄格斯（Leonard Digges）曾使用“观察镜”，这种镜极有可能是望远镜的先驱。约1639年，威廉·加斯科因（William Gascoigne）发明了测微计，利用这种仪器，观察者以史无前例的精确度来调整望远镜。杰里迈亚·霍罗克斯（Jèremiah Horrocks），一位兰开夏郡的贫穷副牧师，只活了24岁，他认为月亮是椭圆形的星球，并以1639年首次观察记录的时间为根据，预测金星越过太阳的时间。他关于行星运动力量的推测，影响了牛顿的地心引力理论。
同时，地球吸引力的研究也替牛顿的理论做好了准备工作。德国牧师乔治·哈特曼（George Hartmann）在1544年、英国的罗盘制作者罗伯特·诺曼（Robert Norman）在1576年，各自发现了磁针的倾斜现象，认为它自由地停止于引力的中心，从地平线位置倾向地球表面的一角。诺曼在1581年的著作《新的吸力》（The New Attractive）中，主张磁针是倾向地球内部的。
这种惊人的磁路发现，随即被伊丽莎白的医生威廉·吉尔伯特（William Gilbert）继续研究。历经约17年的研究与实验后，他才发表了英国科学史上的伟大著作《论磁铁及最大的磁铁地球》（1600年）。他成功地在圆形的天然磁石上装配罗盘磁针轴，刻画磁针指示的线，再将这些线延长至形成围绕磁石的大圆圈。他发现所有这些线圈在地球上的两个相对立的直径点交汇，这便是磁极，吉尔伯特误认为即是地球的地理极。他描述地球是一个巨大的磁铁，因而说明磁针的运动，指出任何金属棒长期留置于南北位置，便会含磁性。一块磁铁置于圆形天然磁石的两极会与地球成垂直现象；置于南极间的中间点（此点构成磁性的赤道），磁铁便形成水平线。吉尔伯特下结论说，若置于地球的两个地理极里，它便会接近倾斜的磁针。这并不十分正确，几乎为亨利·哈德森（Henry Hudson）在1608年探险北极时确定。从他自己的观察所得，吉尔伯特从磁针倾斜的程度，草拟了纬度计算的方法，他认为“有关磁体的纯磁性是从每一边倾吐出来的”，认为地球的旋转受这种磁场的影响。经过研究电——自古代即很少注意它——他证明除了琥珀外，其他许多物质都可以摩擦生电。从希腊文的“Amber”（琥珀）一字而创出电（Electric），用以表示使磁针偏斜的力量。他相信，所有天上的物体都赋有磁力，开普勒利用这个思想解释行星的运动原理。汉弗莱·吉尔伯特（Humphrey Gilbert）最重要成就是建立了一个令人惊奇的实验过程的范例，在科学和工业效果上，其影响是无法计算的。
致力于进取或地理、商业目的的探险，复发掘了“大磁”，致使科学进步显得更为戏剧化。1576年，汉弗莱·吉尔伯特（此人与威廉·吉尔伯特并无血统关系）出版了《讨论至中国的新航路》（Discourse for a New Passage to Cathay）一书——建议向西北航行经过或环绕加拿大。在那年，弗罗比歇（Martin Frobisher）以3条小船起程准备实地发现航道，其中一条船沉没，其余便放弃冒险，他本人乘25吨的小船“加百利”号继续前进，终于抵达巴芬岛（Baffin Land），但遭遇爱斯基摩人的攻击，而折返英国请求更多的人员与船只同往。以后他的航行不再是寻求地理上的发现，而是徒劳于寻求黄金。吉尔伯特曾提出西北航行的看法，但1583年，他在试图航行时被淹死。4年后，约翰·德维斯（John Davys）通过现在以其名命名的海峡，之后他攻打西班牙派征英国的“无敌舰队”，复与托马斯·卡文狄希（Thomas Cavendish）赴南大西洋，发现了福克兰群岛（Falkland Islands）。1605年，在接近新加坡时，他为日本海盗所杀。卡文狄希探险南方的南美洲，完成了3次环球航行，1592年死于海上。哈德森于1609年发现了哈德逊河，在另一次航行中曾抵达哈德逊湾，但他的船员们，因困苦和渴望回家而发狂与叛变，将他与其他8人同置于一小船，任其漂流海上（1611年），此后音信全无。威廉·巴芬（William Baffin）曾探查了以其名字命名的海湾与海岛，他曾北航至纬度77°45'——经过236年后，仍未有人再度航行至此纬度——他也曾进一步利用观察月亮，区划了最初发现的经度。理查·哈克路特在他那部充满英勇与恐怖事迹的叙事诗中，对这些船与橡树林中心地带的描述，远超过《伊利亚特》的任何情节，在其连续的著作中他也收集了他们的故事。一些最著名的书籍，如《主要的航行》（The Principal Navigations）、《旅途》（Voyages）、《英国的发现》（Discoveries of the English Nation），其内容被塞缪尔·波卡斯（Samuel Purchas）记载于《波卡斯的朝圣记趣》（Hakluytus Posthumus，1625年）。由于对黄金或贸易的渴望，及对冒险和远方的热衷，地理学在不知不觉中日益滋长了。
这段时期，物理、化学和生物学方面的最伟大工作多数完成于欧陆各国。不过在英国，凯纳尔姆·狄比（Kenelm Digby）发现了植物生命需要氧气的现象，罗伯特·弗卢德（Robert Fludd）是一位神秘学者和医生，远较詹纳（Jenner）早150年便主张人要种痘。医药处方仍依赖于他们讨厌的东西，1618年伦敦官方的药典里，仍旧建议胆汁、血液、爪、鸡冠、毛皮、汗、唾液、蝎、蛇皮和蜘蛛网为药剂；抽血首次被采用。虽然如此，这段时期，颇爱自夸的托马斯·帕尔（Thomas Parr，即老帕尔），因当时被公认已有152岁高龄，健康状况良好，于1635年被推荐给国王查理一世。帕尔并未主动表明其真实年纪，但当地教区当局的记载：他生于1483年，却在1500年要求加入军队，他曾详细回忆1536年修道院被亨利八世解散时的情形。查理一世说：“你较别人活得更长……但你较别人多做了些什么？”帕尔回答说，他100岁时，曾玩弄了一个女孩子，为这件事曾公开忏悔过。他几乎完全以番茄、蔬菜、粗糙面包、提去奶油的酸乳维持生活，很少吃肉。有一段时间，他成为伦敦的店铺和旅店最凶猛的人。他也热衷于参加宴会，在会见国王那年，便告死亡。哈维特地为他做了一次尸体解剖，发现他没有动脉硬化，诊断其死亡原因，认为是因空气和食物改变之故。
这时正是由于哈维解释血液循环而使科学达到巅峰——“自盖仑以来，医学史上最伟大的事件。”他1578年出生于福克斯顿（Folkstone），在剑桥大学求学，后至帕多瓦跟随名师法布里齐奥（Fabrizio）。返国后定居并开业于伦敦，成为詹姆士一世和查理一世的私人医生。经历数年的忍耐，他数次对动物和人类尸体做实验和解剖，其研究重点是受伤时血液的流动与方向。1615年，他建立其主要理论，却一直沉默了数年，才于1628年在法兰克福出版了当时的医学名著《关于动物体内心脏和血液运动的解剖实验》，此书是英国医学史上第一部和最伟大的古典著作。
后人继续他的研究工作，这足以说明科学是无国界的。历经1000年的历程，盖仑在2世纪时解释心脏和血液功能，认为血液由肝和心脏流向各组织，空气经过肺而进入心脏，动脉和静脉是血液的两条输送线，利用心脏收缩来推送与吸收；而且，血液通过心室间隔膜的孔后，由右心室流向左心室。约1506年，达·芬奇怀疑空气是从肺入心脏的说法。1543年，维萨里（Vesalius）进一步否认隔膜里气孔的存在，他描述动脉和静脉，显露了它们的末端如此微细，几乎启发了流通与循环的理论，法布里齐奥指出静脉中的瓣膜是使静脉的血液不致流向心脏的组织。盖仑的理论至此已逐渐丧失权威性了。米歇尔·塞维塔斯在1553年、里尔多·科隆博（Realdo Colombo）在1558年，发现了血液的肺部循环——认为是从右心室经过肺部的动脉进入，并经过肺部，在那里利用空气加以洗净，再经肺部静脉回到左心室。1571年，安德烈亚·切萨尔比诺（Andrea Cesalpino）以实验方法——如我们日后所见——预示了循环的全部理论。哈维的工作只是将理论转为可以证明的事实而已。
他的病人培根赞赏归纳法时，哈维则是利用演绎和归纳的惊人混合方法，说明自己的结论。估计每一个心脏的收缩，或收缩时从心脏压出来的血液总数，竟多达半盎司之多的液体，他计算出半小时内，心脏将注入动脉超过500盎司的液体——这个数量远较包含的整个血液量还多。这些血液又从何而来，如此大量的血液，似乎不可能同一时间从食物的消化过程制造出来。哈维下结论说它是从心脏压出来的血液，再回去，除了静脉外，别无其他的明确门径了。利用简单的实验和观察——如利用手指压缩人造静脉——便显示了静脉的血液流向组织，而且流赴心脏：
我观察许多证据时，看其是否得自于活体解剖或先前从活体解剖中悟出的道理，或得自那些进入心室和从脉管中流出的……这常使我深思……输送的血液量可能有多少？但也未发现这是摄取养分的汁补充，它一方面不经静脉管即流出；另一方面，动脉由于血液超过正常量而破裂，除非血液能寻求道路从动脉管进入静脉管，这才能回到右心室。我观察这些证据后，我思索是否当它循环一周时不能称之为一个运动，现在我被允许发表我的血液循环理论了。
因为他十分了解当时医学的保守主义，对是否发表其结论而犹豫不决，他预测没有一位超过40岁的人士接受他的理论。艾布雷曾说：“我曾听他说，他的《血液循环》（Circulation of the Blood）一书出来后，他在同行中的地位一落千丈，一般人认为他是一个精神错乱了的蠢货。”一直到1660年，马尔皮吉（Malpighi）证明毛细管的存在是为了将血液由动脉输送至静脉，才使学术界知悉循环是一个事实。这个新观点几乎解释了生理学的每一个领域，并影响了躯体与心灵间关系的老问题。哈维说：
与获得痛苦或愉快，希望或恐惧有关的每一种心灵的感情，就是引起心灵激动的原因，几乎每一种感情（情绪）出现时，表情随之而变，血液到处窜流。在愤怒时，眼睛似火，瞳孔紧缩；害羞时，面颊涨满了血液而脸红；情欲冲动时，器官又是多么快地充满血液而扩张啊！
哈维继续替查理一世效劳，几乎至查理一世去世。革命爆发后，查理被逐离伦敦，他仍随侍在侧，在埃奇山（Edgehill）之役也与他同在，幸免于死亡。同时，暴动者掠夺他在伦敦的房子，破坏其手稿和解剖学的资料。或许他因刚毅的脾气和观点的歧义，得罪了无数敌人。艾布雷说，他经常斥责人“仅是大的顽皮狒狒”，并认为“我们欧洲人不知道如何命令或统治我们这些受忧患的人类”，而“土耳其人是唯一有智慧役使他们的民族”。73岁时，他仍富有热情，在1651年出版有关胚胎学的论文，《论动物的孕育》一书，驳斥了当时流行的以它是退化肌肉的微小组织的看法。哈维认为“所有的动物，产生它们的年轻生命时，包括人类自己，都是从卵进化而来”，他铸造了一句名言——“每种动物都由一个卵而来”。他在瘫痪6年后去世，死后将他所有2万镑的财产遗赠给皇家医学院，10镑赠给霍布斯，“以示其爱的象征”。
