Физическая наука проделала путь от атомной теории материи Дж. Дальтона к раскрытию сложной структуры атома. После обнаружения Дж. Томсоном в 1897 г. первой элементарной частицы электрона – последовали планетарные теории строения атома Э. Резерфорда и Н. Бора. Если сформулированный в 1869 г. Д. И. Менделеевым периодический закон установил зависимость между свойствами химических элементов и их атомными весами, то открытие внутреннего строения атома выявило связь между порядковым номером элемента в периодической системе и числом электронов в слоях оболочки атома.

В биологии появляются теории клеточного строения организмов Т. Швана, генетической наследственности Г. Менделя, опираясь на которые А. Вейсман и Т. Морган создали основы генетики. Подлинную революцию в науке произвели книги великого ученого-натуралиста Ч. Дарвина «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь» (1859) и «Происхождение человека и половой отбор» (1871), которые предлагали альтернативные христианскому вероучению идеи о возникновении мира и человека. Основываясь на исследованиях в области физиологии высшей нервной деятельности, И. П. Павлов разработал теорию условных рефлексов. Развиваются междисциплинарные исследования: физическая химия, биохимия, химическая фармакология.

Достижения в области биологии и химии дали мощный толчок развитию медицины. Французский бактериолог Л. Пастер разработал метод предохранительных прививок против бешенства и других заразных болезней, механизм стерилизации и пастеризации различных продуктов, заложил основы учения об иммунитете. Немецкий микробиолог Р. Кох и его ученики открыли возбудителей туберкулеза, брюшного тифа, дифтерита и других болезней, создали против них лекарства. В арсенале врачей появились новые лекарственные препараты и инструменты. Врачи стали применять аспирин и пирамидон, был изобретен стетоскоп, открыты рентгеновские лучи.

Естественно-научный прогресс повлиял и на гуманитарные науки, многие из которых перещли на позиции биологического редукционизма. Это коснулось отдельных направлений этнологии, психологии и в особенности – социологии. В философской полемике сталкивались различные школы, течения и теории – неокантианство, прагматизм, философия жизни, позитивизм, интуитивизм.

Отмечая в целом небывалый количественный рост научных открытий как одну из определяющих характеристик XIX столетия, нельзя не указать и на происходящие в науке качественные изменения. Прежде всего, речь должна идти об изменении в соотношении функций науки – воспитательной, познавательной и прикладной. Если раньше роль первой функции была весьма значительна, то в XIX в. соотношение меняется в сторону двух последних. Объем знаний и сфера их технического применения бесконечно расширяются, а воспитательная ценность науки падает. Принцип пользы трансформирует понятие истины: «Истина есть то, что удобно и полезно». Девизом становится формула «Знать, чтобы предвидеть, предвидеть, чтобы действовать». Связь научного и технического прогресса отныне полагается нераздельной.

Вследствие сделанных открытий и изобретений техническое господство человека над пространством, временем и материей возросло неограниченно. Начался небывалый пространственно- временной рост цивилизации; в духовный мир человека входили новые территории и новые пласты прошлого. Познание раздвинуло свои границы вглубь и вширь. Одновременно возникли и новые способы преодоления времени и пространства: новая техника с ее скоростями, средствами связи способствовала тому, что человек смог вместить в меньший отрезок астрономического времени больший отрезок времени социального, житейского, событийного, космического. Он смог приблизить к себе любую точку планеты, любую историческую эпоху. Вселенная как бы одновременно сузилась и расширилась, все пришли в соприкосновение со всеми. Мир качественно преобразился.