文艺复兴的重要成果之一，是促进了近代自然科学的产生。从15世纪中叶到17世纪中叶，在一系列科学革命的推动下，近代科学以崭新的面貌诞生于欧洲。各个科学领域中都取得了重大突破和长足进步，科学开始摆脱了神学的束缚，新的学科相继诞生。
近代科学革命是以哥白尼创立日心说为开端，维萨留斯的人体解剖、哈维的人体循环学说为重要标志，而牛顿力学体系的建立则是宣告了这场科学革命的成功。
近代科学是以天文学开端的，其标志就是波兰人尼古拉·哥白尼（1473—1543）创立的“日心说”。
哥白尼出生在波兰一个殷实商人的家庭，他父亲在维斯杜拉河托伦城的老汉撒镇还担任过市政官吏。哥白尼10岁时他父亲去世，由他的舅父卢卡斯·瓦采尔罗德领养。他18岁时进克拉科夫大学，1497—1500年在波洛尼亚大学读书。1501年赴意大利帕多瓦大学读书。1503年，获费拉拉大学博士学位。1506年，从意大利返回波兰。
在哥白尼以前，托勒密的宇宙模型一直是世界公认的宇宙模型。这个模型即使到了今天也还有许多值得历史肯定的地方，例如认为星体是球体无须什么支撑的思想，但是它也有致命的不足，就是人们熟知的以地球为宇宙中心的思想。到了哥白尼的年代，由于实验和观测资料的不断积累，为支撑地心说理论所臆想出来的本轮均轮数达到了80多个，宇宙模型失去了它的简练。哥白尼实际上是在神学和传统支持下开始他的工作的，目的是要消除托勒密体系的矛盾和不和谐，使宇宙体系（其实是指太阳系）更简单明快。哥白尼实际上在1512年左右就完成了自己的宇宙模型。日心说的主要内容包括：提出了太阳为宇宙的中心，确定了各行星的排列次序，指明月亮是地球的卫星，提出了地球自转和公转概念，认为天体运动方式是圆运动。哥白尼认为：太阳位居于宇宙的中心静止不动，而包括地球在内的行星都绕太阳转动的日心体系。离太阳最近的是水星，其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球绕地球转动。恒星则在离太阳很远的一个天球上静止不动。
这个以日心说模型替代地心说模型的直接效果是，地球转动消除了地球不动所引起的天体运动的复杂性，本轮和均轮的数目降到了30余个。宇宙简单了，地球的宇宙中心让位给了太阳，地球仅仅是一颗围绕太阳运转的普通的星球。在哥白尼的宇宙体系里，一切行星仍然是按照圆周运动的，宇宙也是最完善、有限的球形。
1543年春天，哥白尼的《天体运行论》出版。这年的5 月24 日，哥白尼死于脑溢血。1542 年，当他的著作在纽伦堡付印之时，他给罗马教皇保罗三世写了一封信，说明了自己的学说形成的条件，希望教皇向他提供庇护，使他的思想免遭被定为异端邪说的命运。哥白尼在信中写道：“我深深地意识到，由于人们因袭许多世纪以来的传统观念，对于地球居于宇宙中心静止不动的见解深信不疑，所以我把运动归之于地球的想法肯定会被他们看成是荒唐的举动。”他表示，他是在阅读研究古代学者著作的过程中受到启发而开始考虑地球运动的。既然前人可以随意想象出圆周运动来解释星空现象，那么他也可以假定地球有某种运动以便更好地解释这些现象。
哥白尼迟迟不肯发表自己的理论研究成果原因是多方面的，虽然有对宗教上的顾忌，但也有科学理论方面的困惑，其中哥白尼以其理论难以回答运动的地球上高处石头往下掉为什么不会发生位置的变化和恒星视差等问题，所以，哥白尼日心说的革命性更主要的是体现在意识形态上。他的理论在哲学、物理学上的冲击引起了旧时代观念的崩溃和新的思想潮流。
哥白尼以后的大天文学家当推第谷（丹麦，1546—1601）和开普勒（德国，1571—1630）。第谷是公认的观测家，他建立了现代意义上的第一个天文台。第谷是哥白尼日心说的怀疑者，在理论上似乎拥护地心说，可是大量的实践观测又使他不自觉地意识到日心说的种种优越。这种矛盾困扰着第谷，最终他提出了一个“行星围绕太阳转，而太阳围绕地球转”的折中宇宙体系。第谷在理论上是失败的，但是他又因在晚年将其毕生观测所得数据移交给了弟子开普勒而在天文学史上流芳百世。
具有数学天才的开普勒从第谷大量精密的观测值基础出发，运用哥白尼太阳中心论的观点，首先发现了火星和其他行星运行的轨道是一个椭圆，而太阳在其一个焦点上（第一定律，1609）；接着发现了面积定律，即行星在距离太阳近的轨道上移动得快，在远的地方移动得慢，在相等的时间内行星和太阳的连线所扫过的面积相等（第二定律，1609）；后来，又天才地摸索出了天体运动的第三定律，即行星绕太阳一周的时间（周期）的平方与行星至太阳的平均距离的立方成正比（1619）。开普勒开始了把数学、物理和天文科学地结合在一起的道路，他用“数量—变量—方程”的模式去统辖对象材料的方法成为了西方近代科学研究方法的起源，他的天体运动三大定律也成了牛顿力学的内容来源。
随着发展，日心说和地心说的争论触及到了当时社会的各个层次，其中布鲁诺（意大利，1548—1600）的观点和遭遇最为引人注意，他从哥白尼的系统向外推展，否定了天球之说。布鲁诺出版了《无限宇宙论》明确主张：太阳是众多的恒星之一，地球亦是行星之一。更主张人类在宇宙中也不是惟一的。这种主张与圣经起了严重冲突，他在1600年被判火刑，在罗马当众烧死。
对哥白尼的著作，教会方面虽不满，但采取的是“淡化处理”，只把它当做一种简化计算之假说。不过，创立新教的马丁·路德却极力抨击。布鲁诺事件之后，此书终于在1616年被教会列为禁书。
直到16 世纪初期，欧洲人关于人体的知识，主要来源于古罗马医学家盖伦的著作，而不是人体本身。
近代之初，盖伦的学说借助于文艺复兴而在欧洲产生了新的影响。1476年，盖伦主要著作的拉丁文译本印刷发行。1525 年，意大利最先出版了盖伦著作的希腊文原文版本。盖伦的观点广泛传播，其正统地位也因此而得到加强。盖伦被认为是永远正确的，盖伦的学说成了僵硬不变的教条。
但是，盖伦的学说中存在着不少错误。盖伦本人并没有解剖过人体，因为当时罗马习俗不允许对人体进行解剖。据他自己说，他只有两次研究过人的骨骼结构。不过，他解剖过猴子和猪，然后把自己在“最近似人类的别种动物身上”所发现的东西假定为也将在人体上发现。但他强调经验和实践，反对学究式的医学。然而，在他之后的一千多年中，他的医学著作成了医学的金科玉律，人们因循他的学说，也接受了他的全部缺陷。而且，当盖伦的著作随着阿拉伯势力的扩张而传到西欧时，它已不完全是盖伦的原文，并被加上了批注。
为了更好地进行疾病的治疗，人们越来越迫切地需要对人体有更深入的了解和认识。进入近代后，不少人开始了对人体的探究。如达·芬奇并没有盲从盖伦的学说，而是独立地研究了人体。他的笔记表明，他曾亲自解剖过10具以上的人体。他认为人体的各个部分应该从各个方面来观察，并绘制了人类骨骼的正面、背面和侧面的图解。达·芬奇指出，要想正确认识人体，就须进行系统的、反复地解剖。但遗憾的是，达·芬奇的研究成果由于当时并未发表，因此也未在当时引起应有的反响和重视。
真正对盖伦理论发起进攻，为近代解剖学奠定基础的是比利时医师、解剖学家维萨留斯（1514—1564）。维萨留斯出生于布鲁塞尔，其父是查理五世皇帝的药剂师。他16岁时进入卢万大学，3年后转往巴黎大学，学习动物解剖学。1536年，维萨留斯又从巴黎回卢万。1537年，他获得了医学学士学位，随即又赴帕多瓦大学，通过了医学博士的考试。维萨留斯获博士学位后被留下担任外科学和解剖学讲座的教师，年仅23岁。
维萨留斯具有惊人的洞察力。他对于那些自己不动手，只是一味朗诵盖伦理论书籍的老师进行过尖锐的批判，指出他们“简直像老乌鸦坐在高高的椅子上，显得了不起的样子”。维萨留斯坚持认为“注重实际解剖的结果胜于雄辩”。他亲自拿起解剖刀做了各类动物的大量解剖，还请画家画了六幅精妙绝伦的人体解剖图。在实践中维萨留斯意识到盖伦当年的阐述有许多地方不是来自于人体，而是来自于动物（比如狗和猴），他进而指出了盖伦的错误达200多处。
1543年8月，维萨留斯所著《人体结构》一书出版。哥白尼的《天体运行论》问世恰巧也在这一年。如果说《天体运行论》意味着人类对宇宙认识的突破，那么《人体结构》则标志着人类对自身认识的飞跃。
《人体结构》共有663页，其中附有许多质量很高的图片。维萨留斯很重视这些解剖图，认为它们对于正确表现他亲眼看到的东西是十分重要的。除了自己绘制外，他还聘请了提香派画家和威尼斯最好的木版制版工匠精心制作。
《人体结构》论述的内容，从人体的骨骼开始，然后依次是肌肉、血管、神经、腹部器官、胸部和心脏，最后是脑。维萨留斯根据自己的观察和研究，对盖伦的一系列错误作了修正。他通过对下颌骨、胸骨和肱骨的比较研究，确认盖伦实际上把动物的结构引申到人类；他指出，盖伦以某些动物的肝脏类推而错误地把人类的肝脏描述为多页的；人脑中不存在盖伦所说的那种在有蹄动物脑中发现的“奇妙的网络”等等。在心脏方面，他否定了盖伦关于左右两个心室之间的中膈是多孔的，因而一部分血液能通过它从右心室进入左心室的说法，指出，心脏的中膈组织并无孔状结构，所以，血液能从右心室通过它而到达左心室是令人怀疑的。关于中膈存在微孔的说法是盖伦生理学的本质部分，对它的否定使盖伦学说的基础受到动摇。
维萨留斯强调，解剖学的知识应建立在解剖的直接经验基础上，所有的医学院学生、解剖学家和医师都应自己进行解剖以产生新的知识。在书的最后，他介绍了他的解剖方法和使用的器械，它们在很大程度上成为现代解剖技术的基础。
《人体结构》出版之后，维萨留斯到西班牙去当了查理五世皇帝的宫廷医生，后来又为查理的儿子菲力普二世服务。1564年，他在朝圣归来时死于途中。
到了近代，对人体血液运动的研究始终是医学、生理学领域中引人注意的问题。古罗马盖伦的“三灵气说”至此时已受到越来越多的怀疑和挑战。
西班牙的塞尔维特（1511—1553）发现了静脉血变为动脉血过程的血液心肺循环（又叫小循环）。他批判盖伦的“三灵气”说，主张人体中只有一种来自空气的灵气（即后来发现的氧气）。塞尔维特把盖伦所说两相独立的动脉系统和静脉系统统一起来，为发现全身的血液循环铺平了道路。
塞尔维特是一个神学家，同时也是个医学家。他曾就读于巴黎大学，与维萨留斯是同学。在神学上，他认为基督教正统教义中关于三位一体的观点是谬误，主张一位论。1546年，他完成了《恢复基督教的本来面目》一书的初稿，后来经过修改，于1553年将其秘密印行。正是在这本书中，在论述圣灵和再生之间的关系时发表了他对人体血液循环的见解。
塞尔维特认为，血液从右心室向左心室的流动，不是如盖伦所指出的那样经过心脏中膈，而是要经过肺部形成循环。他对这一过程作了具体的描述：血液从右心室进入肺，在这里它同吸入的空气相混合并排出杂质，然后通过肺静脉进入左心室。
塞尔维特的观点当时没有得到广泛传播，因为他的著作秘密印行后，他就因自己的神学观点而遭到宗教法庭的逮捕和审讯。在受审期间，他设法逃脱到日内瓦，但又落入了同样不能容忍他的思想的加尔文派手中。加尔文曾亲自参与了对他的审讯，并坚持以异端罪判处他死刑。1553年10月27日，塞尔维特被烧死，他的那本著作也被禁遭焚，只有不多几本幸免于难而流传下来。
1559年，意大利的解剖学教授雷亚尔多·哥伦布（1516—1559），提出了同塞尔维特类似的观点。哥伦布是维萨留斯在帕多瓦大学的继任者，他的研究产生了一些重要的结果：血液从心脏的右侧通过肺流到左侧；心脏在不断地收缩和扩张，心脏扩张时动脉收缩，而心脏收缩时动脉则扩张。
1603年，意大利帕多瓦大学的教授法布里修斯（1537—1619）发现静脉瓣膜，出版了《论静脉瓣膜》一书，公布了他的新发现。约在1574年，法布里修斯在做人体解剖时发现，人体四肢的静脉内壁有小瓣膜，它们使血液只朝一个方向流动。他还注意到，人体躯干中的大静脉内没有这种瓣膜。在《论静脉瓣膜》这本书中，他首次清晰地描述了静脉内壁上的半月瓣。这些小瓣膜朝心脏的方向打开，但朝相反方向关闭。
在前人的研究基础上，威廉·哈维（英国，1578—1657）对人体血液循环进行了更为系统的研究，并取得了重大的成果。
哈维出生于一个富商之家，15岁时就进入剑桥的格维尔和凯厄斯学院学医，这是当时英国医学教育的中心。1599年，他来到帕多瓦大学深造。法布里修斯作为帕多瓦大学的医学教授，给了他许多帮助和启发。法布里修斯很器重哈维，哈维曾有一段时间就住在他位于帕多瓦郊外的乡间小屋中。直到很多年之后，哈维仍记得法布里修斯是如何向他解释那些奇妙的静脉瓣膜的。
1602年，在帕多瓦获得医学博士学位后，哈维回到伦敦开业行医。在伦敦，他结交了弗兰西斯·培根等许多著名学者。从1615年起，他定期在皇家医学院讲课。1618 年后，曾任英王詹姆士一世和查理一世的私人医生。
哈维在行医的同时，进行着研究工作。他仔细地观察病人，解剖过人体和多种动物，还曾用皇家园林中的鹿进行过实验。哈维医术高明，研究也颇有成效，学术声望很快上升。1607年被选为英国皇家医学院院士。1616年哈维正式公布了他创立的血液循环理论。1628年，他发表了《动物心血运动的解剖研究》（简称）一书，第一次阐明了血液循环的原理。
《心血运动论》是一本只有72页外加两幅插图的小册子，但它彻底改变了这方面现有知识的框架结构，意味着生命科学的一场革命。
哈维的《心血运动论》第一次正确分析了血液循环的轨道和机制，明确阐述了血液循环原理。在书中，哈维用大量实验材料论证了血液的循环运动。他特别强调了心脏在血液循环中的重要作用，通过对40种不同动物的解剖观察，他证明心脏的收缩和舒张是血液循环的原动力。他把心脏比作水泵，并认为心脏在人体中的地位，就像宇宙中的太阳，而太阳是宇宙的心脏。《心血运动论》成为了生物学史和医学史上巨大的里程碑。同时，哈维出色地发展了实验的方法，比较成功地解决了维萨留斯的疑问和未能得出的结论。
由于当时条件的限制，哈维的血液循环理论还不能回答血液是怎样从动脉进入静脉的。他还没有显微镜，而要了解动脉末端与静脉末端连接的确切情形，是要借助于显微镜才能做到的。但尽管如此，哈维仍然坚持相信血液的大循环是一个简单的事实，认为动脉和静脉之间是由一些尚未被发现的“奇妙的技巧”连接起来的，大自然一定会造就这种循环。哈维的这一预言，在他逝世三年之后就得到了证实。医学家和解剖学家马尔比基（意大利，1628—1694）在显微镜下看到了蛙肺中连接动脉和静脉的毛细血管，揭示了肺的结构和功能。不久，列文虎克（荷兰，1632—1723）证实和扩展了这一发现。
哈维在他的书中首先强调，他信奉的不是书本而是实践，不是哲学家的观点而是自然的结构，他的观察和发现都是“从解剖活的动物中得出的”。他具体地论述了心脏、动脉、静脉的结构以及血液运行的问题，批驳了流行的观点，明确地提出了自己的新思想。他指出，虽然已有一些杰出而博学的人说明了这一主题的某些方面，但他的这本书是“唯一的一本反对传统的著作，而且它断言血液是沿着躯体内一条先前没被认识到的循环路线旅行的”。哈维的心血运动论使生物学研究摆脱了一种蒙昧主义的统治，在科学史上占有极其重要的地位。
如哥白尼日心说彻底否定了天文学中的传统观念一样，哈维的血液循环理论给了生理学中的传统观念——盖伦的“三灵气”说以致命的打击，从此，生理学发展成为科学。哈维因为这一成就而被誉为“生理学之父”。
在近代科学，尤其是物理学的发展历史上，伽利略（意大利，1564—1642）占有极其重要的地位，他是近代物理学的奠基人，在一定程度上也可以说是近代科学最早的开创者。
1609年，当开普勒发现行星运动第一定律和第二定律从而奠定日心学说的数理基础时，在意大利，伽利略也以天文望远镜的发明为日心学说的确立和发展做出了重大贡献。
伽利略是最早借助于自制望远镜观测天体的人，他发现了月球的真实面目，发现了木星的卫星和太阳的黑子。他是那个时代哥白尼学说坚定的拥护者和举旗人。
伽利略于1564年2月15日出生在比萨。伽利略的父亲芬桑齐奥·伽利略是个酷爱音乐和数学的贫困贵族。在伽利略完成初等教育后，他父亲主张他去学习经商，而伽利略却十分喜欢数学，俩人产生了分歧。一段时间的僵持后，俩人最后达成了一个双方都能接受的方案：既不去学经商，也不去搞数学，而是去学医。这样，16岁的伽利略就于1580年进入了比萨大学的医学院。
进大学以后，伽利略对当时医学教学中陈腐的教学内容和刻板的教学方法深为不满，因此伽利略在听课时，在他的希波克拉底和盖伦等人的著作下面常常放着的是他正在偷看的欧几里德和阿基米德等人的数学和力学著作，显然，伽利略感兴趣的仍然是数学、力学这些课程。进比萨大学一年之后，伽利略还开始向一位工程师学习数学，此外，他还在研究一些古希腊科学著作的同时，开始用一些自制的仪器进行科学实验。
经过多次观察和分折，伽利略发现吊灯的摆动周期与吊灯的振幅无关，无论吊灯的振幅多大，摆动周期总是一样。经过进一步地分析和计算，伽利略终于在1583年发现了单摆等时性原理。
自此以后，伽利略对数学、力学等学科的兴趣更加浓厚起来。由于伽利略在医学上不能尽心学习，而且他喜欢数学和实验的嗜好也深为医学院的教授们所不满，因此，比萨大学医学院拒绝发给伽利略毕业证书，伽利略被迫离开比萨大学。
1589年，伽利略向波仑亚大学申请一个教师职位遭到拒绝，不过此后不久，他的数学才能引起了人们的重视。此时比萨大学有一个年薪很低，当时人们不屑一顾的数学教授职位空缺，但伽利略却喜欢上了这个数学教授职位，于同年应聘回比萨大学任数学讲师。
伽利略来比萨大学任数学讲师之后，从他对单摆等时性原理的实研观测经验出发，对亚里士多德的力学理论提出了怀疑。
伽利略开始了研究有关落体运动的斜面实验。他曾提出了“落体佯谬”，从逻辑上给亚里士多德关于落体的观点证伪。他说，如果把两个自然速度不同的物体结合在一起，速度慢的物体就会障碍速度快的物体；假定将一块以8个单位的速度下落的大石头与一块以4个单位的速度下落的小石头连接起来，其速度应小于8个单位，而这两块结合在一起的石头要比那块以8个单位的速度向下运动的石头更重，这样一来，不就出现了重量较大的物体比重量较小的物体运动得更慢的情景吗？伽利略以简单的逻辑推理，指出了直至那时仍支配着人们认识的亚里士多德的错误观点。提出了“轻重不同的物体由同一高度一齐下落，必定同时到达同一水平的地面”的正确结论。
在比萨大学，伽利略的重视实验的学风与怀疑权威的思想引起了亚里士多德派教授们的不满，他们挑唆学生在伽利略讲课时起哄，加上伽利略蔑视权威的自由科学思想得罪了比萨大学的权贵，使得他与比萨大学当局的关系急剧恶化。1592年，比萨大学当局终于罗列出种种罪名，把伽利略赶出了比萨大学。
当伽利略在比萨大学受到迫害时，他的朋友们向他伸出了救援之手，他们为伽利略在帕多瓦大学谋到了一个年薪更高的职位，1592年，伽利略即应聘前往帕多瓦大学，被任命为该校的数学教授。1592年12月7日，当伽利略在帕多瓦大学首次登台讲课时，即受到学生的热烈欢迎。自此之后，伽利略一边从事教学一边继续进行他已在比萨大学开始的力学研究。
1604年，伽利略在其《力学》一书中初步论述了他的力学研究成果。经过六年的研究和写作，伽利略在1630年写出了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书。伽利略将原稿送往罗马审查，由于伽利略在《对话》中只把哥白尼的日心学说作为一种假说来论述，所以罗马教会在经过近两年的审查之后，最后经过新教皇的批准，使《对话》终于得以于1632年在佛罗伦萨出版。
伽利略解决了哥白尼悬而未决的问题，他提出的力学相对性原理指出了在惯性系内任何力学实验不能确定系统的运动状态的客观规律，他的这一贡献，为哥白尼日心说奠定了坚实的理论基础。从这个意义上说，伽利略后来受到教会监禁和数百年的猛烈批判是不足为怪的。
伽利略在1638年完成的《关于两种新科学的对话》这一巨著中，全面论述了他的力学研究成果和科学方法，使他成为在近代科学史上最先把受控实验与数学分析结合起来的近代实验科学的伟大奠基人。
通过研究，伽利略发现投射物以抛物线运行，解释了抛物体的运动并研究了运动合成的原理。伽利略也是变量方式的引入者，他正确地定义了动量，力图做出定律式的描述。在物理学领域，他做了一系列开创性的工作，并且进而力证了哥白尼的日心说。更为重要的是，伽利略突破传统，开创了一种新的科学方法，即坚持以实验为基础，从实验中发现世界的科学方法，这种方法具有划时代的意义，也使伽利略成为经典物理学初创时期的杰出代表。爱因斯坦对此评价很高：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端”。他所倡导的“现象观察，逻辑判断，数学演绎，实验验证”的研究方法已成为近代科学研究的准则。
与伽利略同时代或略后可以在物理史上占有一席闪光点的人物还很多。例如英国医生吉尔伯特（英国，1544—1603）1600年出版的《磁石》一书，根据实验的方法，第一个证实了“地球是磁石”。托里拆利（意大利，1608—1647）、帕斯卡（法国，1623—1662）等人对真空问题，进而对流体力学所进行的突破性研究。此外，胡克（英国，1635—1703）和他的弹性定律，惠更斯（荷兰，1629—1695）对摆的研究和对光的研究等等，都成为近代物理学的重要组成部分。
近代物理学，尤其是力学的研究，在伊萨克·牛顿（英国，1642—1727）手中得到了综合。牛顿总结了前人天体力学和地面上力学的成就，系统地提出了力学概念，提出了运动三定律和万有引力定律，从而使力学成为一个完整的理论体系，人们把它称为牛顿力学或经典力学体系。这个体系的建立，标志着经典力学的成熟。同时，由于牛顿力学体系成为了此后300年近代自然科学整体发展的理论基础，因此，它的建立也宣告了近代科学革命的成功。
牛顿1642年12月25日出生在英国东南部林肯郡格兰汉姆镇一个叫沃尔斯索普的小村子。牛顿出生的年代，正是欧洲的自然科学向前跃进的变革时代。
牛顿6岁时进入了本地的格兰瑟姆镇公立小学学习。12岁进入中学。1656年，当牛顿14岁时，他的继父去世了，母亲再次寡居，家里非常需要人手帮助料理家务，耕种土地，只好把牛顿召回家来，以解家中的当务之急。可牛顿一心所渴望的是读书和实验以及制造机械。后又多亏中学校长斯托克斯对牛顿极为同情，愿意在经济上给予资助，才使得牛顿又重新返回中学读书。1661年，牛顿19岁时，从格兰汉姆皇家中学毕业，由于成绩优异，经校长斯托克斯的推荐，他以清寒学生的身份，进入了剑桥大学的三一学院读书。
由于牛顿的家庭并不富裕，于是牛顿只得在学院里作为一个减费生受教师使唤和干那些有钱大学生不愿做的各种零活，以减免一些在校学习费用。
在大学的头两年中，牛顿的主要精力是主攻数学和物理学方面。三年级时，牛顿得到了新任数学导师巴罗教授的器重。巴罗博学多才，先后主讲过希腊文、哲学和数学，是当时公认的优秀学者之一。在给牛顿授课的过程中，他很快就发现牛顿对于当时自然科学和数学的尖端知识有着非凡的理解能力，是个不寻常的天才，于是就把自己所掌握的数学知识，全部悉心传授给牛顿。在巴罗教授的帮助、指导下，再加上牛顿本人的天赋和勤奋的学习态度，还是学生的牛顿，就取得了他的第一项重要科学成就——发现并证明了“二项式定理”。这时牛顿只有22岁。
1665年，就在牛顿毕业的这年，鼠疫正在英国蔓延开来，剑桥大学的管理人员担心波及该校，于是决定暂时关闭学校，让学生疏散到外地躲避这场大瘟疫。因此，牛顿只好回到了家乡。牛顿在家乡度过了18个月，他集中全部精力研究了三大问题，这些问题为牛顿一生的研究方向奠定了基础，并为数理科学的发展开拓了新的天地。这三大问题就是牛顿以后取得的三项最伟大的成就：微积分学、万有引力理论与光学。
1667年初，在英国各地流行的鼠疫已经基本稳定，剑桥大学也复课，牛顿便又回到了三一学院。不久，他得到了选修课研究员的职务，很快，他又被提升为主修课研究员。这样，他就在学院有了自己的一所房子可以专心研究问题；他的薪水也够他的日常生活费用，他也不必为经济困难担心了。从这时开始，牛顿为他的主要科学研究课题——光学、万有引力、流数术，各花费了大约十年工夫。从他回到剑桥到1678年期间，他主要从事光学研究；从1678年到1688年，他致力于万有引力理论的钻研；从1688年到1700年，他进一步发展了自己在天文学方面的研究，并完善了他的数学发明，特别是在微积分学方面。
1669年，在导师巴罗的极力推荐下，牛顿接替巴罗成为数学卢卡斯教授。此后他制造反射望远镜，发现了太阳光的合成性质。反射望远镜的发明，使牛顿开始闻名全欧洲，并于1672被选为皇家学会会员。1672年牛顿将自己的第一篇正式科学论文《关于光和色的新理论》，提交给皇家学会讨论审查。这篇论文总结了他以往在光学方面的实验和理论，突出了他所发现的光谱现象。牛顿对光的本质进行了深入的研究，他提出了光的本质是微粒的见解，这也引发了光微粒说和波动说的长期争论。
在此期间，牛顿对流数法的研究也得到了发展，他还结识了许多科学界的朋友。1677年在与同事的讨论中他的注意力被重新吸引到引力问题上。当时胡克、哈雷（1656—1743）、雷恩（1632—1723）也在思考引力问题，但均未能解决。
牛顿运用自己创立的微积分方法，证明了两个均匀的球体之间的引力，可以看做质量全部集中在球心，距离为两球心连线的线段，如此大大简化了引力的计算，使万有引力的证明已经完备。
1687年，在哈雷的帮助下，牛顿将包含他的力学体系以及数学、天文学方面研究成果的巨著《自然哲学的数学原理》交付出版。这本书被公认为近代科学史上最伟大的著作。
《原理》第一篇之前有两部分重要的论述。第一部分为定义，定义共8条，其中有关向心力的有5条。在第一篇之前，除定义一章外，还有公理或称运动定理一章，在这章里牛顿阐述著名的运动三定律（牛顿运动定律）。《原理》第二篇论述在有阻力媒质（气体、液体）内的质点运动，牛顿在这里用了更多的数学方法，而物理涵义较前为少。在《原理》第二篇中，牛顿用摆在流体中的运动实验测定重量（即地球引力）和惯性大小的关系。在第二篇最后文字中牛顿澄清了涡旋假设与天体运动无关。牛顿原想把《原理》第三篇写成一般性的总结，但后来改变了计划，标题为“宇宙体系”。在这篇里讨论了太阳系的行星、行星的卫星、彗星的运行，以及海洋潮汐的产生。他把这些作用的力叫做引力，即今所谓“万有引力”。牛顿在第三篇中阐述了太阳对月亮的摄动，土星对木星的摄动。在第三篇中还计算了木星卫星的距离与卫星运转周期，作为开普勒第三定律的实例。《原理》第2版于1713年出版，第3版于1725年出版。
《原理》原用拉丁文写成。牛顿逝世后2年由莫特译成英文付印，即今所见的流行的《原理》英文本。
牛顿认真研究了伽利略的自由落体理论，通过进一步的精确化，得出了惯性定律和加速度定律。他又在笛卡儿和惠更斯对碰撞运动的研究基础上总结出了作用力和反作用力定律。这三条定律后来被分别称为牛顿第一、第二和第三定律。牛顿还以独特的思考方式，从研究地球对月球的引力入手，综合了惠更斯、开普勒等人有关天体力学方面的研究成果，并运用他自己创立的微积分作计算工具，成功地导出了万有引力定律。以运动三定律和万有引力定律为基础，运用逻辑和数学方法构建的牛顿力学体系，统一了天上物体和地上物体的机械运动，对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明。
1704年，牛顿把自己研究了30多年的光学写成了一本关于光学的巨著《光学或光的反射、折射、弯曲与颜色的论述》。这本书共分三章。第一章，首先列举“公理”与“定义”，然后讨论了一般的折射与反射，太阳光谱与反射望远镜；第二章，研究了薄膜的颜色，自然界里物体的颜色，光的性质；第三章，介绍了衍射现象，论述了晶体内的双折射，解答了一些一般的自然科学常识问题。
牛顿丰富发展了培根等人的方法论思想，形成了从实验和经验事实出发概括自然科学理论的方法。他指出，自然科学应该像数学那样，面对各种事物时，先要通过实验和观察去进行分析，然后用综合的方法得到普遍结论并立为原理，再用这些原理去解释自然界的现象，并且证明这些解释的正确性。牛顿所使用的这种方法成为了整个近代自然科学的基本研究模式。他在《光和色的新理论》一文的最后所写下的“我不容许混淆确实性和推测”的名言，也就成为了那个时代的结晶式的标准语言。
牛顿的《自然哲学的数学原理》不仅是与中世纪以前的全部旧自然观的最终诀别，也是对15世纪以来社会发展和相应的科学技术的发展的最有力的总结和回答。对此，恩格斯评价说：“近代科学第一期结束”于牛顿。方面分类演化，科学家们在探索构成物质的基本元素方面做了许多工作和实验，进行了最初的实验性的探索。
《原理》完成后，他便着手有关基督教《圣经》的研究，并开始写这方面的著作，手稿达150万字之多，绝大部分未发表。1696年，牛顿担任了英国皇家造币厂的监督，并于1699年升任为皇家造币厂厂长，这是一个年薪达1500英镑的高级职务，牛顿任职了28年，一直到他去世为止。
牛顿一生的事业，可以分为各占30年左右的前后两个阶段：前期从1665年到1696年，这是他努力钻研科学，为人类做出伟大贡献的时期；后期从1696年到1727年，他成为服务于国家的公职人员。1699年，他当选为法国科学院的8个外籍院士之一；1703年11月，当选为英国皇家学会会长，以后连任24年，直到他逝世。1705年4月，英国女王安妮为了表彰牛顿在科学上的伟大贡献，亲自授予他骑士勋爵，牛顿是获得如此殊荣的第一位英国科学家。
1727年3月20日，牛顿在伦敦郊区肯辛顿逝世。3月28日，他的遗体以国葬的礼遇被隆重安葬在著名的威斯敏斯特教堂内的墓地，英国的王公大臣、文人学者纷纷前来吊唁。为了纪念他的功勋，英国政府在他的墓前树立了一座高大的纪念碑，将牛顿的主要贡献刻于其上。
1942年爱因斯坦为纪念牛顿诞生300周年而写的文章，对牛顿的一生作如下的评价，“只有把他的一生看做为永恒真理而斗争的舞台上一幕才能理解他”。此赞语作为对牛顿的评价是最恰当不过的了。
在古代的天文坐标和地理坐标的基础上，近代逐渐出现了几何坐标，这种坐标使人有可能把数和形联系起来研究，代数和几何可以联系在一起了。法国人费尔玛（1601—1665）和笛卡尔（1596—1650）在创立几何坐标方面贡献最大。其中笛卡尔把函数的概念带进了数学，他把几何图形（直线和曲线）看做是依一定函数关系运动的点的轨迹，几何问题因而化为代数学问题来解决，这样，变量和函数被引进了数学，由此创立了解析几何学。解析几何由此诞生了。
在天体力学和力学的发展中，由于计算行星的轨道，计算抛物体的运动，从距离和时间的函数关系求运动物体的瞬时速度，或从运动物体的瞬时速度来求运动物体的距离，这样属于变速运动的数学问题又突出地摆在数学家面前。
在这样的背景下，许多数学家对微积分问题进行了探讨，如笛卡尔、卡瓦列利、费尔玛、罗伯佛尔，以及牛顿的老师巴罗等人。牛顿在充分吸收前人研究的基础上，为微积分的创立和应用做出了卓越的贡献。
牛顿最初发明微分方法是在1665年11月，而最初发明积分方法是在1666年5月，这两年正是牛顿在他的故乡逃避瘟疫的时期。
1669年，牛顿写出了记述微积分的第一部重要论著《运用无穷多项方程的分析学》（但直到1711年才公开发表）。在这一论著中，牛顿在他初步引入的无穷小量的基础上，找到了求一个变量对另一个变量的瞬时变化率的普遍方法，并因此初步地建立起微积分的基本原理。
1671年，牛顿写出了研究微积分的第二部重要著作《流数法与无穷级数》，即《流数术》。在这一著作中，牛顿改变了变量由无穷小量组成的看法，从力学的瞬时速度的角度对微积分方法进行了研究。在《流数术》中，牛顿还附入了一个积分简表。但《流数术》在牛顿生前也未能出版，直到l736年，即牛顿逝世九年之后，这一著作才从拉丁文原稿译成英文出版。
1676年，牛顿又写出了研究微积分的第三部重要论著《曲线求积法》（又译《求曲边形的面积》）。同样，牛顿的这一著作也直到1704年才公开发表。
莱布尼茨（德国，1646—1716）是另一位独立发明了微积分的数学家。莱布尼茨生于德国的莱比锡。1664 年，莱布尼茨在莱比锡大学毕业，以一篇有关逻辑学的论文获哲学学士学位。1666 年，他又以一篇有关方法论的论文《论组合的艺术》获阿尔特道夫大学的哲学博士学位。同年，获阿尔特道夫大学教授席位。此后，莱布尼茨即任教于该校，开始进行哲学、数学、力学等方面的科学研究。
莱布尼茨发明微积分的起点，是求曲线的切线作法及其计算问题。在1675年10月29日的一篇手稿中，莱布尼茨已决定用“∫”作为求和的符号；11月11日，他又在一篇题为《切线的反方法的例子》的手稿中，进一步对微分和积分的符号进行了探讨。尽管在无穷小量这一概念上他与牛顿一样含糊不清，但最迟在1676年，莱布尼茨已基本上完成了微积分的发明。
1686年，莱布尼茨在《博物者学报》上发表了一篇有关微积分的内容比较具体的论文：《求极大、极小和切线的新方法，也能用于分数和无理量的情形以及这个方法的一个巧妙的计算》。在这篇论文中，莱布尼茨公开发表了微积分的基本原理和主要方法。莱布尼茨发表的这篇论文的题目虽然很长，可篇幅却很短，只有6页，但由于其内容新颖，方法新奇，符号新巧，因此立即引起了欧洲数学界的极大关注。
由于莱布尼茨先于牛顿发表了微积分，而牛顿又先于莱布尼茨发明了微积分，再加上他们之间又有过直接的和间接的交往，因此，爆发了一场关于微积分的发明居先权之争。不过，争论主要是在英德两国相关人士之间进行的，作为当事人的牛顿和莱布尼茨则是对对方的发明的独立性给予了充分的肯定。
微积分的发明，是继笛卡尔和费尔玛的解析几何发明之后近代数学史上的又一大功绩。自此之后，整个数学才真正进入了一个全新的发展时期——高等数学的发展时期。如果说，解析几何的发明还只是高等数学的曙光的话，那么微积分的发明则是高等数学的光辉灿烂的日出了。自此以后，整个近代数学的面貌就大大地改观了。微积分的发明，也使整个近代科学获得了全新的数学方法，因为“只有微分学才能使自然科学可能用数学来不仅仅表明状态，并且也表明过程：运动”。
随着哥白尼的“太阳中心说”的创立，天文学得到了快速的发展。可是由于当时常量数学的局限性，天文学家们不得不花费很大的精力去计算那些繁杂的“天文数字”，因此浪费了若干年甚至毕生的宝贵时间。为了简化计算，纳皮尔经过多年潜心研究大数字的计算技术，终于分别独立发明了对数。
约翰·耐普尔（英国，1550—1617）的发明载于他的《奇妙的对数表》（1614年），书中包括对数使用规则的表，但是没有说明构造方法。耐普尔还是小数点的发明者。
耐普尔所发明的对数，在形式上与现代数学中的对数理论并不完全一样。在耐普尔那个时代，“指数”这个概念还尚未形成，因此耐普尔并不是像现代数学那样，通过指数来引出对数，而是通过研究直线运动得出对数概念的。
对数的实用价值立即为亨利·布里格斯（英国，1561—1631）这位几何学教授所认识，他对耐普尔发明后来的发展和迅速传播作出了很多贡献。耐普尔和布里格斯都看到了取log1=0的系统的优越性，这时对数跟数一起增加。布里格斯计算出了基于这种原理的表，他的《对数算术》（1624年）给出了30000个数的常用对数，直到小数14位。
近代化学迟至17 世纪中期才产生，它的产生与炼金术有很大关系。15世纪末和16世纪初，炼金术与炼丹术在欧洲进入了全盛时期，而以行医和制药为职业的炼金术士瑞士的巴拉塞尔苏斯（1493—1541）则是这一时期内炼金术的主要代表人物。他曾用水银制剂治好过一些病，并在炼丹术的实验中炼制过一些金属药剂，在一系列的实验中，他对蒸馏、溶解、升华、还原、凝结等操作过程进行了研究。他相信古希腊自然哲学中四元素理论，认为四元素在人体内变成了盐、硫、汞三要素，这三要素就构成了人体的三基，而这三基又分别支撑着人的身体、灵魂和精神。他的炼丹术与炼金术奠定了最初的医药化学基础。
比利时的炼金术士赫尔蒙特（1579—1644）则是从炼金术向近代化学过渡时期的代表人物。他曾发现了二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮。赫尔蒙特对近代化学的贡献，主要是他的化学实验方法和化学元素理论。在化学实验方法上，他十分重视化学实验中的定量分析，他在实验中广泛地使用天平，这就促进了定量分析方法在化学实验中的运用和发展。定量分析是炼金术向近代化学转变的重要一步。赫尔蒙特死于1644年，他的主要著作《医学入门》于1648年出版。
将化学定义为一门自然哲学，完全摆脱了炼金术的束缚的是波义耳。
波义耳（英国，1627—1691）是近代化学的开创者，英国皇家学会创始人之一。波义耳生于爱尔兰的利菲莫尔堡的一个贵族家庭。为了学习大陆科学，少年时，曾到意大利、瑞士等国留学，在留学期间，他学习了当时尚处于炼金术襁褓中的早期化学。1644年，他父亲、保皇党派的理查德伯爵被击毙，他只得赶回爱尔兰多尔塞特郡老家，去看守祖传庄园并开始过隐居生活。在隐居期间，他进行了哲学和早期化学的研究。
1646年，波义耳应邀加入了由威尔金斯组织的群众性科学社团——“哲学学会”（亦称无形学院）。1648年，威尔金斯被克伦威尔政府任命主持对牛津大学的改革，威尔金斯邀请波义耳到牛津去工作。1654年，波义耳应邀重返牛津，自此以后，波义耳的实验化学研究进入了一个新的时期。
波义耳在牛津留居长达十四年之久，斯图亚特王朝复辟后，波义耳移居伦敦。在伦敦，他创建了英国第一所专门的化学实验室，以进行新的化学实验。在实验上，波义耳所作过的许多实验都曾在近代化学史上产生过深远影响。在牛津期间，波义耳曾与胡克一起用格里凯发明的抽气机进行过减压蒸馏实验，以后又进行过大气压力实验，正是这些实验，导致波义耳在1662年发现了以他和另一个法国物理学家俩人命名的气体定律，即气体的体积与压力成反比的波义耳—马略特定律。
波义耳进行过不少燃烧实验，特别是各种燃烧的对比实验。他进行了真空条件下燃烧与充足空气条件下燃烧的对比，发现了燃烧与空气的密切关系，1673年，他根据这些燃烧对比事实，写成了论文《关于火焰与空气关系的新实验》，最先揭示了空气是燃烧的基本条件这一事实。
在吸取古希腊哲学原子论和赫尔蒙特的元素定义的基础上，波义耳提出了一个关于元素的科学定义，他说：“我说的元素的意思和那些讲得最明白的化学家说他们的要素的意思相同，是指某种原始的、简单的、一点也没有掺杂的物体。元素不能用任何其他物体造成，也不能彼此相互造成。元素是直接合成所谓完全混合物的成分，也是完全混合物最终分解成的要素”。
波义耳在实验化学与理论化学两方面的重要贡献，为近代化学奠定了初步基础。他一生著述甚丰，其主要化学著作是发表于1661年的对话集《怀疑的化学家：或化学物理的怀疑与悖论，涉及炼金家普遍推崇并为之辩护的而又为化学家通常认为实在的种种要素》（简称《怀疑的化学家》），他的主要化学成就大都反映在此书中。
波义耳在《怀疑的化学家》中针对亚里士多德的四元素论和炼金术的三元素而说，阐明了他的观点：真正的元素并不是过去意义上的物体，例如水或者空气。并且认识到分解后的物质也决不是只有火，他以无穷多单质作为世界的元素，他的这些见解为化学在下一世纪的发展奠定了重要的思想基础。与此同时，波义耳坚持实验、坚持化学的独立性，对现代化学的形成也起到了关键性的作用。他将化学定义为一门自然哲学，完全摆脱了炼金术的束缚。
在文艺复兴时期，古希腊学者对实践的轻视开始得到扭转，科学与技术二者的关系趋于紧密。从事实际操作的工匠的地位有所提高，他们的工作和创造受到学者的尊重。而学者们所发现的古代科学和技术的种种事实以及对这些事实所作的研究和发展，也为实际操作者提供了新的可能性。许多学者亲自从事实际工作，从实践中发现和研究问题，并由此而做出了不少重大发现。
使科学与技术实现结合的重要外部条件，是近代前期一系列新的生产部门产生以及人们对未知世界探索的扩大和深入。在这个过程中，出现了许多需要解决的实际问题，这种需要推动学者们走上了寻找解决办法的道路。工业和工程中的技术进步，刺激了相应学科的发展或为其奠定基础，而学者们取得的研究成果，又加快了技术的进步。
实验与数学的结合成为基本的研究方法，是近代科学的又一显著的特征。从16世纪中叶开始，一些最卓越的学者将观察和实验作为自己研究工作的基础。但越来越多人认识到数学方法具有重要的意义，因为仅仅有观察和实验是不够的。到17世纪，人们已经能够把观察和实验的结果加以量化，把已知的科学问题转变为数学问题。
近代科学的另一个重要特征是科学仪器的发明和广泛使用。仪器使观察者得以大大改进他们原来可能仅仅用感官进行过的观察，虽然当时的仪器远不是那么完善，但已使学者们可能发觉那些以前根本察觉不到的东西。它们便利了对各种现象作精密测量，也使得人们能够在较为严格控制的条件下研究一个现象，因此所得的结论使可靠性大大增加。科学仪器对近代科学提供了极其重要的帮助，而且构成了近代科学与古代科学的主要区别之一。在古代，科学研究仅仅使用一些极其简陋的仪器。17世纪里，至少发明和使用了六种非常重要的科学仪器，即显微镜、望远镜、温度计、气压机、抽气机和摆钟。
在近代科学的发展过程中，科学方法论也渐趋成熟。在近代科学中，一般科学方法的问题日显重要，16世纪以来，对亚里士多德及其当代追随者的批评日渐增多并趋于激烈。在这一背景下，弗兰西斯·培根和笛卡尔在科学方法论问题上，进行了深入思考并提出了系统见解。他们的思想对近代科学产生了深远影响。
近代科学的最大特点是用实验方法和数学手段研究自然界，这是人类与自然界对话的特殊方式。这一时期，科学技术的发展开始打破了国家和地域的界限，天文学、力学、数学、生物学、化学、物理学等学科都得到了系统的发展。近代科学是以前所未有的速度发展的，这个时期的一系列重大科学成就，直接构成了当代科学技术体系的基础。
和古代人们把自然界作为一个整体加以考察的方法不同，近代科学把自然界划分为不同的领域和侧面，分门别类地加以研究，逐步形成了以研究某一类自然现象为对象的自然科学各门学科。近代科学与古代科学的另一个重大区别就是它依靠科学实验来检验和发展科学理论，而不像古代学者那样只是依靠直观和哲学思辨对自然界提出种种猜测。科学实验是把自然现象从实际的自然过程或生产技术实践中抽取出来，在人为的控制下加以研究，它是近代自然科学赖以发展的一个最直接、最切近的基础。
