Helt frem til renessansen var det vi i dag kaller «naturvitenskap» nært knyttet til filosofi og teologi. Grunnlaget for moderne naturvitenskap ble etablert under den vitenskapelige revolusjonen på 1600-tallet. Da ble den teleologisk (aristoteliske) naturoppfatningen gradvis erstattet av et mekanistisk natursyn. Aristoteles skilte i sitt verk "Organon" mellom induktiv og deduktiv viten, og ble utgangspunkt for vitenskap gjennom antikken og middelalderen. Nikolaus Kopernikus og Isaac Newton bidro til at naturvitenskap etter hvert ble forstått som selve Vitenskapen, og naturvitenskapen har siden i stor grad fungert som norm for andre og nyere vitenskaper. På 1900-tallet ble naturvitenskapen utfordret rent vitenskapsteoretisk ved at Albert Einsteins teorier utfordret alle tidligere observasjoner. I kjølvannet kom mye ny tenking og teknologi, og en vitenskapspositivisme og fremtidsoptimisme gjorde naturvitenskapen til et ideale også for andre vitenskaper. Til tross for at naturvitenskapenes rammer, funksjon og status er avhengig av samfunnsmessige politiske føringer, på linje med kulturvitenskapene, finnes det fremdeles et sterkt vitenskapsfilosofisk ideal om naturvitenskapelig objektivitet og et ønske om at naturvitenskapens rolle i samfunnet er avgrenset og autonom.