在古典时代，虽然出现了大量的科学理论，但是这些理论大多数都是一些猜测，或者推算。因此，近代之前的科学实际上和哲学没有分家，科学就是哲学。中世纪，教会认为神学高于一切，而科学或者哲学只是神学的婢女。近代的科学想要独立发展，必须突破了神学体系和经验哲学的束缚。如何才能证明科学的理论是正确的呢？近代物理学走上了以实验为基础的道路。
早在中世纪的牛津大学，其“异端”哲学家吉尔·培根根就提出了开创实验为基础的科学理论。1247年，他花了自己所有的资金在牛津大学建立了冶金实验室，对光学和金属的研究有了重大的突破。文艺复兴时期，意大利的达·芬奇不仅是一位画家，还是一位机械工程师。他继承了罗吉尔·培罗的实验精神，他说“实验是确实性之母”，强调科学理论要建立在观察和严密的推理基础之上。他研究了阿基米德的力学，并进行了改进，如他提出了波的运动理论，并扩展到了空气动力学、声学和光学之中，对近代物理学具有很高的启发价值。
达芬奇的器械设计图
到了伽利略时期，近代力学开始建立了起来。伽利略把实验方法、归纳方法和数学演绎结合起来，形成了比较完善的科学理论体系。在机械方面，他发明了浮力天平、温度计和天文望远镜；在力学理论方面，提出了“自由落体定律”“惯性定律”“钟摆定律”等，为近代经典力学的出现奠定了坚实的基础。为了证明自己理论的正确，他进行了著名的“比萨斜塔实验”，推翻了亚里士多德的力学观点。
除了物理学之外，化学也开始了近代化的历程。瑞士的化学家帕拉塞尔苏斯主张将科学研究建立在观察和实验基础之上，他用将此方法论用于矿石研究、空气研究和医学。他有两位主要的继承人。一位是布鲁塞尔的荷尔蒙特，他继续空气研究，并通过实验发现了“矾”的合成方法。另外是比格林希奥，他的著作《论火焰》描述了许多矿物、金属和盐类的特征，对欧洲地质学出现有一定的贡献。
培根
最后，不得不提到英国的弗朗西斯·培根，他是一位哲学家，但是他却是认为是“整个实验科学的真正始祖”“近代自然科学直接的或感性的缔造者”。他建立了唯物主义哲学，认为自然界都是物质的、客观的，有规律的；他提出“知识就是力量”，鼓励人们去发现规律，征服自然，改造社会；他为人们了解自然，发现规律提出了提出了科学的方法，如对感性认识进行分析、比较、归纳、实验、论证，最终上升为理性认识。因此，培根对科学的贡献，主要是理论上的。
三，生物学和医学的发展
中世纪的神学，既阻碍人们探索宇宙的奥妙，也禁止人们了解身体的构造。在古希腊罗马，解剖是被允许的，但是中世纪却被禁止了。然而，西方的医学却建立在解剖学的基础之上，禁止解剖必然阻碍的医学的发展，中世纪的欧洲医学大大衰落了。同时期，阿拉伯的医学兴起，阿拉伯的医学家在很多方面都继承了古典时代的医学技术（其中就包括解剖），并对之进行了发展。
