从宏观世界到微观世界
浮士德出卖了灵魂之后，他向靡菲斯特索要这样一，“从中我可以看到天空所有的特征和行星”。浮士德可以参看的最有争议性著作是波兰教士兼天文学家尼古劳斯·哥白尼的《天体运行论》。这本具有革命意义的著作最早在纽伦堡于1543年5月印刷出版，它推翻了中世纪的信仰：地球处在宇宙的中心。哥白尼的天体体系认为地球，连同其他所有已知的行星，都围绕着太阳运转。哥白尼细致入微地修正了古希腊和阿拉伯学者的成果。他认为，“他们并没有达成自己的目标，但是，如果我们接受地球运动这一事实，我们则有望达成这一目标”。
哥白尼试图让自家的思想附会于古典科学传统，以此来限制它们的革命意义。但天主教会还是给吓坏了，他们起来谴责这。哥白尼的论点推翻了《圣经》中的信条：地球——还有地球上的人类——处于宇宙的中心。这是一种具有解放意义的、但却很危险的思想。
哥白尼的论著出版不到一个月，另一问世，它将改变另一个科学领域，它就是安德烈亚斯·维萨里（Andreas Vesalius）的《人体结构》。维萨里的这于1543年6月在巴塞尔出版，它标志着现代观察科学和解剖学的诞生。该书扉页描绘了这样一个情景：维萨里在绘声绘色地上一堂公开解剖课，课堂设在一个“剧院”里，他身边围满了学生、市民和同行医生。维萨里在读者的目光注视下剥开了一具女性尸体的腹部。这一姿态诱使读者打开书，追随解剖学家，看他如何将这具人体割得只剩下悬于解剖对象上方的那副骨骼。维萨里揭示了身体内部的奥秘；在他看来，身体内部仿佛是一幅由肌肉、血液和骨骼构成的复杂地图，对于它的研究可能永无止境。他对人体秘密的探索为16世纪下半叶对耳朵、女性生殖器官、静脉系统的研究开辟了道路，也为威廉·哈维（William Harvey）在1628年提出的血液循环理论打开了窗口。
维萨里的解剖学研究建立在以实际经验为依据的井然的观察和分析的基础之上。对维萨里来说，这就得去偷盗死囚犯和病人的尸体。正如他所承认的：“我根本不怕在半夜里去攫取我急想得到的东西。”维萨里发现了人体的微观秘密，而哥白尼则探索了宇宙的宏观奥秘。这当中蕴含的意义是深远的。哥白尼瓦解了神造世界的观念，最终改造了对时间和空间的科学认识。世界不再被认为由神决定，相反，地球被视为浩瀚宇宙时空中的一个行星。维萨里将个体视为一种由血液、肌肉和骨骼构成的、无比错综复杂的结构；后来，在莎士比亚笔下，哈姆雷特称之为“泥土塑成的生命”，哲学家勒内·笛卡尔（René Descartes）则称其为一台“移动的机器”。
与哥白尼和维萨里的著作并行问世的有数以百计的出版物，它们开始界定那些科学探索中新兴的学科：数学、物理学、生物学、自然科学和地理学。卢卡·帕乔利（Luca Pacioli）的《算术、几何与比例法全书》（1494）是第一部论述算术与几何实际应用的著作，它是意大利在1472至1500年间出版的214部数学的一部。1545年，占星术士杰罗尼莫·卡尔达诺（Geronimo Cardano）出版了《大衍术》，这是当代欧洲第一部代数学论著。1537年，尼科洛·塔尔塔利亚（Niccolò Tartaglia）发行了《新科学》一书，论述了物理学；此后他又出版算术学著作《论数字和度量》（1556）。在自然科学方面，莱昂哈德·富克斯（Leonhard Fuchs）的《植物志》（1542）研究了500多种植物，而康拉德·格斯纳（Conrad Gesner）的《动物志》（1551—1558）收入了数以百计的插图，这些插图重新界定了动物学。在地理学方面，采用新方法绘制世界地图的实验在赫拉德·墨卡托（Gerard Mercator）于1569年绘成的世界地图中达到顶峰：他采用的著名的投影法直到今天还在使用。
文艺复兴时期的科学创新始终与实际需要密切相关，这在军事领域体现得尤为明显。尼科洛·塔尔塔利亚论及机械学、力学和运动的出版物是现代弹道学研究的最早著作。他把《探讨与发明》（1546）一书题献给有志于武功的亨利八世，该书内容涉及弹道学以及火炮的制造和使用。塔尔塔利亚的著作回应并且进一步推动了武器和军事领域的新发明，从14世纪初使用火药作为推进剂，到16世纪骑兵作为武装冲突中的决定性因素异军突起，都在这些创新发明的范围之内。这类军事科学的发展进一步推动了解剖学和外科学的进步。1545年，安布鲁瓦兹·帕雷（Ambroise Paré），维萨里的一位极大的崇拜者，根据他在16世纪40年代法国—哈布斯堡王朝战争中获得的经验，出版了外科学研究著作。帕雷反对当时盛行的枪伤有毒论，并且摈弃了用沸油处理伤口的方法，这一实用性的革新后来为他赢得了近代外科学之父的称号。
几何学和数学也为帮助人们理解商品和纸币在全球日益复杂并且常常是隐于无形的流通提供了新的方法。它们还使船舶设计、测量学和地图绘制取得新进展成为可能，这就造成了贸易以超乎人们想象的速度和数量增长。雷乔蒙塔努斯（Regiomontanus）的《论各种三角形的五部书》成为16世纪地图绘制员和航海者的必备。它对球面三角学的复杂处理使得地图绘制员在制造地球仪和绘制地球投影的时候可以将地球表面的弯曲度计算在内。这部著作最早于1533年在纽伦堡印刷出版，这里是1522年环球首航之后开始兴起的早年地球仪制造行业的诞生地。
数学、天文学和几何学领域的科学创新为不论向东还是向西、抱负日渐远大的长途旅行和商业贸易提供了条件，而长途旅行和商业贸易既创造了新的机会，也带来了新的问题。随着在非洲、东南亚和美洲大陆各地接触到新的民族、植物、动物和矿物，欧洲人扩大和重新界定了其生理学、植物学、动物学以及矿物学的范围。这些学科的发展常常与商业有关。乔治·阿格里科拉（Georgius Agricola）的《金属学》首次出版于1556年，涉及“矿石采掘”、“熔化”、“从金中提炼出银，从金和银中提取出铅”，以及“制造盐、苏打、矾、硫酸盐、硫磺、沥青和玻璃”。化学、矿物学，还有阿格里科拉在德意志南部矿区的观察和经历，这三种因素结合在一起，给采矿技术带来了革命，并在16世纪后半叶美洲白银生产量和出口量的大幅增长中发挥了关键作用。
商人与金融家很快就意识到投资科学是一桩有利可图的生意。1519年，德意志人文主义者乌尔里希·冯·赫顿（Ulrich von Hutton）写了一本关于愈疮木脂的论著；愈疮木脂是美洲产的一种奇妙新药，据信可以治疗梅毒。作者将此书题献给美茵茨大主教；他在献词中写道：“我希望阁下未曾染上梅毒，可是，假如您已经染上的话（但愿不要这样，可这谁也说不准），我很乐意为您治疗，把您治愈。”人们曾经（错误地）认为梅毒源于新世界，是在1493年被哥伦布带回欧洲的。他们还认为，这种疾病的原发地一定能提供治疗办法。德国商业巨族富格尔（Fugger）垄断了该药材的进口，他们开始为愈疮木脂造势，开设一家又一家专门供应这种药物的医院。由于价格上涨和无效性开始显露，瑞士医师和炼金家帕拉切尔苏斯（Paracelsus）开始接连发文攻击愈疮木脂，指责它是一场商业骗局，并推荐服用令人痛苦的汞盐治疗梅毒。
帕拉切尔苏斯摈弃了古典的体液论信条；体液论认为人体内部的四种构成液体——血液、黏液、黄胆汁和黑胆汁——应当保持平衡。与此相反，他采用了炼金术色彩明显的方法来研究医学，认为自然的基本构成成分与特定的疾病相匹配，因此他在治疗梅毒等疾病的过程中采用了铁、硫磺和汞等元素。在借鉴实践性的试错法和化学的过程中，帕拉切尔苏斯与医学机构以及金融界的当权人士产生了冲突。富格尔家族针对他论述梅毒和汞盐的著作作出了反应。他们凭借雄厚的财力压制他的作品的出版，嘲笑他的科学信誉。这些冲突预示了现代制药业的兴起和专利医药的出现。
