Nowych odkryć dokonano w zakresie astronomii. W XIX w. kontynuowano badania dotyczące Układu Słonecznego, które doprowadziły do określenia jego orbity. Obserwacjom poddano Słońce i krążące wokół niego planety. Po raz pierwszy też sformułowano hipotezę, że Słońce jest gwiazdą, i potwierdzono istnienie Neptuna, ostatniej planety Układu Słonecznego.

Krok milowy został uczyniony w badaniach nad pochodzeniem człowieka. Angielski uczony Charles Darwin sformułował teorię, w myśl której człowiek wywodzi się od zwierząt i miał wspólnego przodka z małpą.

Teoria ta znalazła potwierdzenie dzięki odkryciom czeskiego zakonnika Grzegorza Mendla. Zajmował się on badaniami nad grochem zwyczajnym. Udowodnił, że dziedziczenie cech grochu następuje poprzez przekazywanie pewnych komórek. Obserwacje Mendla zostały docenione dopiero w wieku XX i dały początek nowej nauce – genetyce.

Pod koniec XIX w. wielką popularnością cieszyły się teorie austriackiego psychiatry Zygmunta Freuda, twórcy psychoanalizy. Uważał on, że większość dolegliwości psychicznych wynika z tłumienia doświadczeń z dzieciństwa i swojej seksualności, czego wymagała obyczajowość epoki. Jego metoda terapii polegała na odpowiedniej interpretacji nieuświadomionych treści znajdujących się w podświadomości.

Dziedziną, która w XIX w. zaczęła przeżywać ogromny rozkwit, była chemia. Dzięki badaniom Anglika Humphry’ego Davy’ego oraz Szweda Jacoba Berzeliusa rozwinęła się chemia nieorganiczna, zajmująca się związkami chemicznymi powstałymi bez wiązania węgla i wodoru. Nad chemią organiczną badania zapoczątkował niemiecki naukowiec Justus von Liebig. Kamieniem milowym w rozwoju chemii było opracowanie układu okresowego pierwiastków. Dokonał tego rosyjski uczony Dymitr Mendelejew. W historii nauki zapisali się także Polacy. Karol Olszewski i Zygmunt Wróblewski dokonali skroplenia powietrza, co było ważne dla późniejszych badań nad właściwościami materii i oddziaływaniem poszczególnych jej składników. Natomiast Maria Skłodowska‑Curie wraz ze swoim mężem Pierre’em w 1898 r. odkryli dwa promieniotwórcze pierwiastki: polon (nazwany tak na część Polski) i rad. Pięć lat później za to odkrycie zostali uhonorowani Nagrodą Nobla. Po śmierci męża Maria kontynuowała badania. Przejęła też po nim obowiązki profesora na paryskiej Sorbonie, stając się pierwszą kobietą piastującą tę godność. W 1911 r. otrzymała Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za wyodrębnienie czystego radu. W ten sposób stała się pierwszym naukowcem wyróżnionym tą nagrodą dwukrotnie.

Badania Marii Skłodowskiej‑Curie i jej męża miały ogromny wpływ na rozwój fizyki. Nie były one jednak jedynymi, które zrewolucjonizowały tę dziedzinę nauki. W XIX w. dokonano wielu odkryć związanych ze zjawiskiem elektryczności, sformułowano m.in. teorię elektromagnetyzmu. Dokonał tego francuski uczony André Ampère, od którego nazwę wzięła jednostka natężenia prądu elektrycznego – amper. Badaniami nad właściwościami ciał obdarzonych ładunkiem elektrycznym zajmował się angielski badacz Michael Faraday. Przełomem było też odkrycie, że materia składa się z atomów, a także odkrycie w 1895 r. promieni nazwanych od nazwiska badacza Wilhelma Roentgena rentgenowskimi.