Στη συνέχεια, ο Πλάτων και ο μαθητής του Αριστοτέλης έδωσαν τις πρώτες συστηματικές σωζόμενες συζητήσεις θεμάτων φυσικής φιλοσοφίας, που συνεισέφεραν πολύ στη διαμόρφωση του χαρακτήρα των μεταγενέστερων ερευνών της φύσεως. Η ανάπτυξη του παραγωγικού συλλγισμού από αυτούς είχε ιδιαίτερα μεγάλη σημασία και χρησιμότητα για τις μετέπειτα επιστημονικές αναζητήσεις απαντήσεων. Το 387 π.Χ. ο Πλάτων ίδρυσε την «Ακαδημία», σχολή της οποίας το έμβλημα ήταν «Κανένας χωρίς γνώση της γεωμετρίας να μην εισέρχεται εδώ», και η οποία μόρφωσε πολλούς αξιόλογους φιλοσόφους. Ο Αριστοτέλης ιδιαιτέρως εισήγαγε τον εμπειρισμό και την αρχή ότι παγκόσμιες αλήθειες μπορούν να γίνουν γνωστές στον άνθρωπο δια των παρατήρήσεων και της επαγωγής, θέτοντας έτσι τα θεμέλια της επιστημονικής μεθόδου. Συνέγραψε επίσης πλήθος συγγραμμάτων. Τα πολλά κείμενά του με θέματα βιολογίας εστιάζουν στην αιτιολογία και στην ποικιλομορφία της ζωής. Ο Αριστοτέλης κατέγραψε πάρα πολλές παρατηρήσεις του φυσικού κόσμου, ιδίως τις συνήθειες και τις ιδιότητες των ζώων και των φυτών, ταξινόμησε περισσότερα από 540 είδη ζώων, ενώ ανέταμε τουλάχιστον 50. Τα έργα του Αριστοτέλη επέδρασαν βαθιά και καθοριστικά στις μετέπειτα σπουδές και μελέτες στον ισλαμικό και ευρωπαϊκό πολιτισμό, παρά το ότι τελικώς τα περισσότερα ξεπεράστηκαν μετά την Επιστημονική επανάσταση.