자연 과학은 이미 18세기에 그 기틀을 열었지만, 19세기에 이르러 산업혁명이 진행되고 근대 자본주의가 발달함에 따라 더욱 발달하여 연구 분야가 세분되고 특수화되었다. 동력을 연구하는 역학, 증기기관의 개량을 목적으로 한 열역학, 채광 기술의 발전을 목적으로 한 지질학 등이 새롭게 등장한 것이 그것이다.

근대 과학의 발전은 물질적 생활의 번영에 이바지하였을 뿐 아니라 정신 생활에도 큰 영향을 주었다. 곧 자연 과학의 발달은 사상적으로는 유물주의 · 실증주의와 밀접한 관련을 갖고 있었으며, 미술상으로는 사실주의 · 자연주의의 형성에 영향을 끼쳤다.

19세기 후반에는 각국이 산업의 장려와 국부의 증진을 위하여 자연 과학의 진흥에 노력하여, 각종 연구소를 세우고 과학 지식의 보급과 국제적 교류에 힙썼기 때문에 자연 과학은 급속도로 발달하였다. 19세기 자연 과학의 대업적이라고 하면, 에너지 보존의 법칙, 유기체의 세포 발견, 진화론을 들 수 있다.

에너지 보존의 법칙은 독일인 마이어와 영국인 주울에 의해 연구되고 독일인 헬름홀츠에 의해 열역학의 제1법칙으로서 확립되었다. 뉴튼 이후 19세기까지의 물리학 · 화학의 여러 원리는 그 뒤 새로운 연구에 의해 허물어졌으나, 이 법칙만은 오늘날까지 불멸의 가치를 지니고 있다.

뉴튼의 역학에 의해 완성된 역학적 자연관은 18세기 말에서 19세기 중엽에 걸쳐 쇠퇴하였는데, 이는 라브와지에의 화학 혁명에 의해 시작되었다. 그는 물질적 극한으로서의 원소의 개념을 확립하였는데, 19세기에 이르자 돌턴이 물질의 원소의 양적 극한으로서의 원자의 개념을 확립하였으며, 다시 아보가드로는 원자의 결합으로서의 분자의 개념을 세웠다. 그 뒤 분자 구조에 대한 연구가 활발하게 진행되어 유기 화학의 이론적 기초가 획립되었다. 유기 화학의 진보는 원예 화학이라는 새로운 과학을 낳아 농업의 비약적 발전을 가져왔다.