科学在近代历史中依照逻辑程序发展，该顺序为：17世纪的数学和物理学，18世纪的化学，19世纪的生物学，20世纪的心理学。
此时物理学上最伟大的人物是伽利略，但很多名气较小的英雄也值得纪念。西蒙·斯蒂维努斯协助确定滑轮和杠杆原理。他曾作过很有价值的水压、引力中心、压力平行四边形和斜面研究。约1690年，他曾在代尔夫特证明两种不同重量的类似物体，从同一高度落下会同时着地。这与古来的信念相反，成为伽利略比萨实验的先驱。笛卡儿确立慢性定律，认为在不受外力的影响下，物体会一直维持静止或直线运行的状态。他和伽桑迪成为分子热力说的先驱。他的《气象论》（Météores，1637年）的立论基础是一种已不再被人们接受的宇宙哲学，但这篇论文对奠定气象科学的基础大有贡献。托里切利把他的大气压力研究扩展为风力学。他认为，这是各地空气密度不同而造成的平衡流。伽桑迪，这位不寻常的、熟知一切科学的神父，继续测量声音的速度，得出的结果是，每秒1473英尺。他的朋友梅赛纳（Marin Mersenne）重复这个实验，结果为1380英尺，更接近现在公认的1087英尺。梅赛纳于1636年由一根发声弦线建立了整套的泛音系统。
光学研究集中于反射和折射的复杂问题，尤其是彩虹中所见的反射和折射。约1591年，斯帕拉托（Spalato）大主教马可·安东尼奥·多米尼斯（Marco Antonio de Dominis）写了一篇论文——《光与虹》，他在文中解释虹（通常所见的一道）是由于光线在天空或浪花的水滴中两度折射和一次反射而形成，霓是由于两度折射和两度反射而形成的。1611年，开普勒的《折射光学》探讨以镜片研究光的折射。10年后莱登的威尔布罗德·斯内尔（Willebrord Snell）研究出折射法则的公式，使镜片对光线的活动可以更精确地算出，而且促使更好的显微镜和望远镜产生。笛卡儿运用这些法则计算出虹霓辐射角。
威廉·吉尔伯特划时代的地磁讨论，引出了一连串的理论和实验。耶稣会的法米亚努斯·斯特拉达（Famianus Strada）认为两个相隔很远的人，可以利用两块磁针同时指向同一字母的共鸣动作而互相感应，暗示了电报技术的原理。另一位耶稣会士尼科罗·加比奥（Niccolo Cabeo，1629年）首先描述电斥力的存在。另一位阿塔纳修斯·基尔切（Athanasius Kircher）在《磁力》（“Magnes”，1641年）一文中，描述他把磁铁悬在天平的一端，并在另一端放置砝码以平衡其影响力，从而测出磁力的大小。笛卡儿认为磁力的产生是由于使宇宙演进的大涡动投射出的质点冲突使然。
炼金术仍很普遍，所炼取之物尤其被用来当作皇家贬低币值的代替品。鲁道夫二世、萨克森、勃兰登堡和巴拉丁挪等地的选帝侯，布兰兹维公爵和赫斯伯爵都曾雇用炼金术士来制造金银。由于这些实验，化学作为一门科学逐渐成形了。安德烈亚·利巴维厄斯（Andreas Libavius）本人就代表了这种变迁。他的《为变质炼金术辩护》（“Defense of Transmutatory Alchemy”，1604年）承袭古老的探求，但是《炼金术》（“Alchymia”，1597年）是第一篇有系统的有关化学的科学论述。他发现了氯化锡，并最先制造出硫酸铵，同时也是最早建议输血治疗的人之一。他在科堡（Coburg）的实验室是该城的一大奇景。一位献身科学和贫民医药服务的富有贵族海尔蒙特（Helmont）将各种气体从空气中区分出来，并分析它们的种类和成分，因而名列化学始祖之林。他又根据希腊词“chaos”而造出“化学”一词，他在自己的研究领域中有许多发现，从火药的爆炸性气体到人造风的可燃性，无所不包。另外，他建议用碱来中和消化道中过度的酸性。约翰·格劳伯（Johann Glauber）推荐硫酸钠结晶为“内用和外用的极佳药品”，而“葛氏盐”至今仍用做轻泻剂。他和海尔蒙特都曾涉足炼金术。
这些“自然科学”对改良工业生产和战争杀戮都有其贡献。技术人员把液体、气体的动作和压力、力的组成、钟摆定律、投射过程、金属提炼等新知识应用到实际事务中。1612年，西蒙·斯特蒂文特（Simon Sturtevant）发明了生产焦炭的方法——“烧炼”烟煤以除去其挥发性成分。这种焦炭在冶金方面很有价值，因为煤中杂质会影响铁。它取代了木炭，保全了森林。玻璃的制造成本降低，这个时代的窗玻璃因此变得十分普遍。机械发明随着工业的增长而增多，因为这类发明往往归功于想要节省时间的工匠技术，而非科学家的研究，所以我们1578年首次听说螺旋车床，1589年首次听说纺织框架，1597年听说旋转舞台，1636年听说脱谷机和自来水笔。
当时工程师们的伟大成就，即使在今日也值得赞佩。多米尼克·丰塔纳（Domenico Fontana）在圣彼得方场竖立一方尖碑而轰动罗马。工程师西蒙·斯蒂维努斯发明水闸系统以控制堤堰——那是荷兰共和国的卫兵。巨大的风箱使矿坑空气流通；复杂的压缩机把水升入塔中，以供奥格斯堡、巴黎和伦敦等城市的水压。桁架桥是依照简单的几何原理——三角形任一边的长度不变就不会变形——而建立的。1624年，第一艘潜水艇在泰晤士河潜行了2英里。哲罗姆·卡丹（Jerome Cardan）、波尔塔和萨洛蒙·考斯（Salomon de Caus）提出蒸汽引擎的理论，其中考斯在1615年曾描述一架利用蒸气膨胀力抽水的机器。
地质学尚未诞生，甚至连这个词都还未出现。地球的研究被称为矿物学，而对《圣经》“创世记”故事的尊崇，阻挠了一切对宇宙哲学的探讨。帕利西（Bernard Palissy）重申古代观点，认为化石是生物死后遗体僵化而成，因此被指责为异端。笛卡儿大胆暗示一切行星，包括地球，都曾是如太阳一般的发光体，行星冷却后，由固体和液体合成的外壳包裹着中心的炽燃体，其内部喷出物则造成了温泉、火山和地震。
随着传教士、探险家和商人为扩展信仰、知识、产品铺路所做的努力，地理学也随之发展。西班牙航海家（1567年）探险南太平洋发现了瓜达卡纳尔岛（Guadalcanal）及所罗门群岛的其他岛屿——他们希望在该地找到所罗门的矿藏，故以此命名。一位葡萄牙传教士佩科·帕伊斯（Pecho Paes）被囚于阿比西尼亚（Abyssinia，1588年）时，参观青尼罗河（Blue Nile），因而解开了一个古老的谜。他指出尼罗河谷的定期泛滥是由于阿比西尼亚高地的雨季所致。威廉·简斯朱昂（Willem Janszoon）显然是第一个踏上澳洲土地的欧洲人（1606年）。阿贝尔·塔斯曼（Abel Tasman）发现了塔斯马尼（Tasmania）、新西兰（1642年）和斐济群岛（Fiji，1643年）。荷兰贸易商来到今泰国、缅甸和中南半岛（Indochina），但有关这些国家的消息，主要还是来自耶稣会传教士。萨缪尔·查普莱恩（Samuel Champlain）奉法王亨利四世之命，曾探险新科西亚海岸（Nova Scotia），到达了圣劳伦斯河和蒙特利尔附近。他的随从建立了魁北克，并把一条以他的名字命名的河流画入地图中。
地图绘制者努力追赶探险家的发现。格拉杜斯·莫卡托（Gerardus Mercator）在卢万学习，开设了一家专门制作地图、科学仪器和天体星球仪的商店。1544年，他以异端的罪名被捕，却未受严重的处罚。然而为审慎起见，他接受了杜易斯堡大学（Duisburg）的邀请，成为克里夫公爵的制图员（1559年）。他在82年的生命中，曾不懈地绘制出佛兰德斯、洛林、欧洲和全球的地图。他著名的《运用航测完成的世界新地图》介绍了“莫氏投射”地图，画出所有互相平行的经线和纬线，两组线条互成直角。1585年，他开始出版伟大的《地图集》（Atlas，这个词的使用也归功于他），包括51幅空前精准的区域地图，描绘了当时所知的整个地球。他的朋友亚伯拉罕·奥特尔（Abraham Oertel）以一册内容广泛的《圆形地球》（Theatrum Orbis Terrarum，1570年）不输于他。这些人共同的努力把地理从托勒密的千年束缚中解放出来，建立了现代形式。由于他们，荷兰人垄断地图制造业几达一个世纪之久。
