近代科学的显著特征是它的数学化，但它源于自然的数学化。哥白尼的宇宙体系只因比托勒密体系有着数学上的优越性，就吸引了开普勒、伽利略等人为之辩护，最后导致了牛顿力学的诞生。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理，它也是机械自然观最重要的组成部分。
机械自然观作为一种全新的自然观，首先是与中世纪盛行的亚里士多德的自然观相对立的。它主张自然界并不是处处充满了相异的形式和质，而是由质上完全同一的微粒所组成。决定自然界物体千差万别的，是微粒数量以及空间排列的不同；运动不是物质属性的一般变化，而本质上是位置的改变；一切运动包括生物的生长不是受神秘的力的驱使，而是机械位移和机械碰撞的结果。机械自然观还主张，科学的任务不是寻求最终的目的论的解释，而是对运动做出数学的描述；机械模型可以说明包括人体在内的一切自然事物；自然应该成为人类理性透彻研究的对象。
伽利略最早提出“第一性”与“第二性”之分。物体的颜色、气味、声响等是第二性的东西，它们都依赖于人的感官的参与，而广延、形状是第一性的东西，是物体的本质属性。第一性质是纯粹的量，可以用数学来处理。这个区分是自然数学化的基础，也是机械自然观的基础，因为正是通过将自然界完全还原为一个量的、数学的世界，质的东西才被抛置一边，自然界才表现出其机械性来。
笛卡尔第一次系统表述了机械自然观的基本思想：第一，自然与人是完全不同的两类东西，人是自然界的旁观者；第二，自然界中只有物质和运动，一切感性事物均由物质的运动造成；第三，所有的运动本质上都是机械位移运动；第四，宏观的感性事物由微观的物质微粒构成；第五，自然界一切物体包括人体都是某种机械；第六，自然这部大机器是上帝制造的，而且一旦造好并给予第一推动就不再干预。牛顿用自己的科学实践对笛卡尔的机械自然观做了一些局部的修改，例如，自然界中除了物质与运动外还有力的作用存在，但基本看法没有变化。
我们可以把机械自然观概括为四个方面：第一，人与自然相分离；第二，自然界的数学设计；第三，物理世界的还原论说明；第四，自然界与机器的类比。机械自然观随着牛顿力学的建立而确立。在近代生命科学中，它也取得了普遍的胜利。血液循环理论的创立就可以看成机械自然观在人体结构和功能方面的运用。
