基本、最古老的科学知识，首推天文学。古时许多文明国家，通过简单的观察收集天文信息，并以较为系统的方式纪录。虽然他们并不知道这些天体的真实结构，许多关于行星和星系的自然现象，都开始有了理论上的阐释。一些人体结构的研究开始显现，并且开始有人观察动物群落和植物群落的特质；同时一些炼金术的理论，也在几个主要文明出现。
新月沃土的科学.早在公元3500年前，中东的幼发拉底河一带（即今伊拉克）的人，已开始发展出一套以数学概念，纪录自然现象的方式。但是这些观察都只是有其他目的，而非纯粹自然科