בבסיסו של התהליך עמדו בעיקר אנשים אמידים שזמנם בידם, אנשים שחיו בערי נמל אשר אליהן הגיעו אנשים ודעות וידיעות מתרבויות אחרות, הם נחשפו לאותו ידע שנאסף ונאגר על ידי החכמים של ממלכות דוגמת מצרים ובבל, הידע הזה עורר אותם לחשוב, פתח בפניהם אפשרויות חשיבה חדשות ואפשרויות אלה הן מעבר למה שיכול היה לקרות בארצות מהן הגיע הידע הזה, הם גדלו ביוון העתיקה - סביבה פוליטית פתוחה בה האזרחים היו שותפים בתהליך השלטוני מה שפיתח את הכישורים הרטוריים והלוגיים שלהם, יוון בה הדת לא הייתה קנאית והאנשים היו חופשיים לחשוב באופן פתוח יותר, האלים לא היו בעלי סמכות, הסיפורים עליהם היו לעיתים משעשעים ולא פעם הם השתקפו בהם כקטנוניים וילדותיים, כך שהגיע ידע מכל העולם ולאנשים היה זמן, חופש מחשבתי וחשיבה מפותחת על מנת לקחת אותו צעד אחד הלאה גם לעבר מקומות שנראו כבלתי פרקטיים לחלוטין ולהמציא דרכים חדשות איך לקדם אותו הלאה.
ימי הביניים.
ימי הביניים: העולם המערבי.
עם נפילתה של הקיסרות הרומית המערבית, ברוב אירופה נוצר נתק ממצבורי הידע של העבר. אם כי באימפריה הביזנטית עדיין היו מרכזי לימוד באלכסנדריה וקונסטנטינופול, הידע באירופה המערבית היה מרוכז במנזרים עד לפיתוחן של האוניברסיטאות במאות ה-12 וה-13. בתחילה, אוניברסיטאות אלו לימדו רק תאולוגיה, אך אישים כמו רוג'ר בייקון עודדו את לימוד המדעים גם כן. ההוראה המדעית הייתה מבוססת על עותקים מטקסטים עתיקים שנותרו באירופה המערבית, במסגרת האסכולה הידועה כסכולסטית. בתוך העולם הנוצרי הייתה תופעה מוזרה: פילוסופיה יוונית קלאסית (יחד עם אמנות רומית ויוונית, ספרות ואיקונוגרפיה דתית) דוכאה, אך עם זאת גם נשמרה.
ימי הביניים: העולם המזרחי.
במזרח התיכון, הפילוסופיה היוונית קיבלה תמיכה מהח'ליפות הערבית. עם התפשטותו של האסלאם במאה ה-7 וה-8, החלה תקופה של למדנות אסלאמית שנמשכה עד למאה ה-14. עולם הלמדנות הזה נעזר בכמה גורמים. השימוש בשפה אחת, ערבית, אפשרה תקשורת ללא תרגום. הגישה לטקסטים יווניים ורומאיים מהאימפריה הביזנטית יחד עם מקורות הידע ההודיים סיפקו למלומדים האסלאמיים בסיס ידע לבנות עליו. גם החג' – העלייה לרגל השנתית למכה – סייע לשיתוף הפעולה המדעי בכך שהביא אנשים ורעיונות יחד למקום אחד.
בגרסאות האסלאמיות של מתודה מדעית מוקדמת, היה לאתיקה תפקיד חשוב. בתקופה זו פותחו המושגים של ציטוט מסודר ממדענים אחרים וביקורת עמיתים על המחקר. מחקרים קודמים ברפואה, אסטרונומיה ומתמטיקה הביאו לפיתוחה של האלכימיה. במתמטיקה, המלומד הפרסי אבו ג'עפר מחמד אל ח'ואריזמי העניק את שמו למה שהיום קרוי אלגוריתם; המילה אלגברה הגיעה מ"אל-ג'אבר", תחילת הכותרת של אחד מספריו. המתמטיקאי הסביאני אל-בטאני (850–929) תרם לאסטרונומיה ולמתמטיקה, והמלומד הפרסי אל ראזי לכימיה. את פירות המחקרים האלה אפשר לראות בפלדה הדמשקאית ובסוללה הבגדאדית. האלכימיה הערבית העניקה השראה לרוג'ר בייקון, ומאוחר יותר לאייזק ניוטון. באסטרונומיה, אל-בטאני שיפר את המדידות של היפרכוס, שנשמר בתרגום לערבית כ"אלמגסט". אל-בטאני גם שיפר את דיוק המדידה של הנטייה של ציר כדור הארץ.
המהפכה המדעית.
תקופת הרנסאנס.
הרנסאנס החל עם הגילוי מחדש של כתביהם של פילוסופים רבים מהעת העתיקה לצד תחייה אינטלקטואלית בכל אירופה. אלה היוו בסיס חשוב למחקר המדעי העתידי. קשר עם העולם המוסלמי בסיציליה וספרד אפשרו לאירופאים גישה לעותקים טובים של יצירות יווניות ורומאיות, וכן לכתביהם של הפילוסופים המוסלמים. תרגומים ופירושים על אריסטו מאת המלומד המוסלמי אברואס (אבן רושד) היו משפיעים ביותר באירופה. כתביו של מרקו פולו, המתארים את מסעותיו באסיה, וכן מסעי הצלב, הביאו להתעניינות מחודשת בגאוגרפיה. מעבר לכל אלה, פיתוחה של מכונת הדפוס בערך ב-1450 איפשרה את הפצתם המהירה של רעיונות חדשים וישנים לאנשים רבים.
העת החדשה.
המדע המודרני באירופה החל בתקופה של מהפך גדול. הרפורמציה הפרוטסטנטית, גילוי אמריקה על ידי כריסטופר קולומבוס, נפילתה של קונסטנטינופול, האינקוויזיציה הספרדית, וגם הגילוי-מחדש של אריסטו במאות ה-12 וה-13, הביאו לשינויים חברתיים ופוליטיים גדולים. כך נוצרה סביבה מתאימה לאתגור הדוקטרינה המדעית הקיימת. נמצא, כי כתביו של תלמי (באסטרונומיה), גלנוס (רפואה) ואריסטו (פיזיקה) אינם תמיד מתאימים למציאות. לדוגמה, חץ שעף באוויר לאחר שנורה סותר את קביעתו של אריסטו כי מצבו הטבעי של כל דבר הוא להיות במנוחה. במחקריו של וסליוס בגופות מתים נתגלו בעיות עם הראייה של גלנוס באנטומיה.
הרצון להעמיד אמיתות מקובלות בסימן שאלה ולחפש תשובות חדשות, הביא לתקופה של התקדמות מדעית משמעותית, שכיום ידועה בשם המהפכה המדעית. רוב ההיסטוריונים מצביעים על שנת 1543, כאשר הודפס "דה רבולישינובוס", מאת קופרניקוס, כתחילתה של המהפכה הזו. התזה של ספר זה הייתה כי הארץ מסתובבת סביב השמש. את שנת 1687 אפשר לראות כסיום התקופה, שכן אז הודפס ספרו של ניוטון, "היסודות המתמטיים של פילוסופיית הטבע" (בלטינית, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica).
התקדמויות משמעותיות אחרות נעשו בזמן זה על ידי גליליאו גליליי, כריסטיאן הויגנס, יוהאנס קפלר ובלז פסקל. גם יסודות המתודה המדעית פותחו בזמן זה: צורת המחשבה החדשה הדגישה את הניסוי וההיגיון על פני צורות החשיבה המסורתיות.
מדע מודרני.
המהפכה המדעית מיסדה את המדע כמקור הראשי להתפתחות הידע. במהלך המאה ה-19, המדע נעשה למקצוע מסודר, והוא מוסד בדרכים שימשכו במהלך המאה ה-20, כאשר תפקידו של הידע המדעי נעשה חשוב יותר, ותפס מעמד מרכזי בבניה של מדינות הלאום החדשות.
מדעים מדויקים.
פיזיקה.
המהפכה המדעית, שהחלה בערך בשנת 1600, היא גבול נוח בין המחשבה העתיקה לבין הפיזיקה הקלאסית. במאה ה-16 ניקולאי קופרניקוס חידש את המודל ההליוצנטרי של מערכת השמש. לאחר מכן הגיע המודל הראשון של תנועת כוכבי-הלכת בידי יוהאנס קפלר בתחילת המאה ה-17, שם הוא טען כי כוכבי הלכת אינם נעים במסלולים מעגליים אלא במסלולים אליפטיים, כאשר השמש נמצאת באחד מהמוקדים של האליפסה. גם כן בתחילת המאה ה-17, גלילאו גליליי השתמש לראשונה בניסויים על מנת לבדוק תאוריות פזיקיליות. ב-1687, אייזק ניוטון פרסם את הספר "עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע", שבו הוא מפרט שתי תאוריות פיזיקליות חשובות: חוקי התנועה של ניוטון, מהם התפתחה המכניקה הקלאסית; וחוקי הכבידה, שמתארים כיצד פועלת הכבידה. המאפיינים של החשמל והמגנטיות נחקרו בידי מייקל פארדיי, גאורג אוהם ואחרים במהלך תחילת המאה ה-19 והביאו לאיחוד שתי התופעות האלו לתאוריה אחת של האלקטרומגנטיות, על ידי ג'יימס קלרק מקסוול ב-1855, המתוארת במשוואות מקסוול.
תחילת המאה ה-20 הביאה למהפכה בפיזיקה. הובהר כי התאוריות של ניוטון אינן תמיד נכונות. מ-1900, פלאנק, איינשטיין, בוהר ואחרים פיתחו תאוריות קוונטיות על מנת להסביר תופעות ניסוייות אנומליות. מכניקת הקוונטים הראתה לא רק שחוקי התנועה של ניוטון אינם נכונים בקנה מידה קטן, אלא אף יותר מכך – תורת היחסות הכללית שאיינשטיין הציע ב-1915, הראתה כי הזמן והחלל אינם קבועים כפי שחשבו עד כה. ב-1925, הייזנברג ושרדינגר ניסחו את מכניקת הקוונטים, שמסבירה את תאוריות הקוונטים שכבר פותחו. תצפיותיו של אדווין האבל ב-1929 שהראו כי מהירותן של הגלקסיות תואמת למרחק שלהן, הביאה להבנה כי היקום מתפשט ולניסוח תאוריית המפץ הגדול בידי ג'ורג' גאמוב.
התפתחויות חשובות נוספות אירעו במהלך מלחמת העולם השנייה, שהביאה לשימוש בראדאר ולפיתוח ושימוש בפצצת האטום. אם כי התהליך החל עם המצאת הציקלוטרון בידי ארנסט לורנס בשנות ה-30, הפיזיקה לאחר המלחמה נכנסה לתקופה המכונה "המדע הגדול", המצריך מכונות ומעבדות עצומות ותקציבים בהתאם, על מנת לבחון את התאוריות החדשות ולהתקדם לחזיתות חדשות. המתקצב העיקרי של הפיזיקה הוא כעת הממשלה, שהכירה בכך כי מחקר "בסיסי" יכול להביא לטכנולוגיות מועילות במישור האזרחי והצבאי. כיום, תורת היחסות הכללית ומכניקת הקוונטים אינן תואמות זו לזו, ונעשים ניסיונות לאחד ביניהם.
כימיה.
המבשרת של הכימיה המודרנית הייתה האלכימיה. אפשר לציין את תחילתה של הכימיה בהבדלה בינה ובין האלכימיה על ידי רוברט בויל בספרו "הכימאי הספקן" (1661), אך בדרך כלל מתארכים זאת לגילוי החמצן וחוק שימור המסה בידי אנטואן לבואזיה, שהביא לדחיית תאוריית הפלוגיסטון ב-1783. ב-1803 סיפק ג'ון דלטון הוכחה כי החומר עשוי מאטומים. הוא גם ניסח את חוקי היחסים בין המסות של היסודות. ב-1869, דמיטרי מנדלייב ניסח את טבלת היסודות שלו על בסיס גילוייו של דלטון.
הסינתזה של שתנן בידי פרידריך ווהלר פתחה שדה מחקר חדש בכימיה, ועד סופה של המאה ה-19 מדענים כבר יכלו ליצור באופן מלאכותי מאות תרכובות אורגניות. בסופה של המאה ה-19 החלו לנצל את מאגרי הדלקים של כדור הארץ, לאחר שציד הלווייתנים כבר מוצה. עד המאה ה-20, ייצור שיטתי של חומרים מלאכותיים איפשר אספקה קבועה של מוצרים שסיפקו אנרגיה וחומרים סינתטיים להלבשה, רפואה, ושימוש יום-יומי.