Материалистические идеи высказывали в своих работах гуманисты-естествоиспытатели, представители так называемой «медицинской школы». Высшим авторитетом в научном познании мира они провозгласили опыт. Г. Перейра, последователь томистов, автор «Новой истории медицины» и философского трактата «Антониана Маргарита», выдвинул идею о механико-рефлекторном характере деятельности животных. Ф. Санчес Скептик отвергал схоластические авторитеты и призывал обращаться к разуму и самосознанию. М. Сервет (1511–1553) выступал против догматики католицизма и любого другого религиозного учения. М. Сабу ко Альварес, автор «Новой философии человека» (1587 г.), утверждал, что медицина должна опираться на опыт и знание физиологии человека. Большую известность получил трактат «Исследование способностей к наукам» (1575 г.) X. Уарте де Сан Хуана (1529–1588), переведенный на многие европейские языки и внесенный в Индекс запрещенных книг. Отрицая библейский постулат о сотворении мира, Уарте считал орудиями познания опыт и разум.
В середине XVI в. возникло сложное, уникальное явление — испанский мистицизм, в котором переплетались гуманистические и религиозные идеалы. Крупнейшие представители этого направления — Луис де Гранада, Тереса де Хесус, X. Луис Анхелес, Луис де Леон. Многие из них воспевали красоту природы и уединенный образ жизни в сельской местности, где наиболее полно, по их мнению, происходило мистическое слияние души человека с Богом.
Географические открытия и покорение ранее неизвестных народов породили многочисленную литературу, в которой прославлялись деяния иберийских мореплавателей и конкистадоров. Письма мореходов и путешественников, описания новых земель, хроники испанских и португальских авторов немедленно переводились и издавались во многих странах Европы. Наиболее ценными из подобных сочинений являются «Правдивая история завоевания Новой Испании» Б. Диаса дель Кастильо, участвовавшего в походах Э. Кортеса, «История Восточной Эфиопии» Ж. душ Сантуша, «Хроника Перу» П. де Сиесы, «Всеобщая история о делах в Новой Испании» Б. де Саагуна. Многие из хронистов под влиянием античных авторов уподобляли конкистадоров древним героям.
В хрониках нередко содержались подробные сведения о флоре и фауне открытых стран и обычаях населявших их народов. Появились фундаментальные труды: «Всеобщая и естественная история Индий» Г. Фернандеса де Овьедо (1478–1557), «История Индий» Лас Касаса, «Естественная и моральная история Индий» X. де Акосты (1539–1601). Испанские миссионеры, стремясь обратить в христианство туземные племена, изучали их наречия и обычаи, создавали словари и грамматики индейских языков.
Заморские экспедиции способствовали развитию естественных наук: геологии, ботаники, зоологии, химии, физики. Бурно развивалось кораблестроение, совершенствовались навигационные приборы, составлялись географические карты. В 1503 г. в Севилье была создана Торговая палата, при которой существовали навигационная, картографическая, математическая и астрономическая школы. Появились теоретические труды, внесшие большой вклад в науку о Земле. Большую популярность получили «Искусство мореплавания» П. де Медины, «Краткое руководство о земном море и искусство мореплавания» М. Кортеса, выдержавшие многочисленные издания на французском, голландском, итальянском и английском языках. Придворный астролог А. де Санта Крус издал «Книгу о широтах и исследование о магнитной игле». Б. Медина в 1555 г. изобрел способ амальгамирования золота, платины и серебра с помощью ртути. А. Алонсо Барба написал трактат о металлах, переведенный на многие языки. Значительных успехов добились математики, в частности кардинал X. Мартинес Гихарро, автор «Теоретической и практической арифметики». Филипп II основал математическую академию при Эско-риале под руководством X. Эрреры и X. Баутисты Лабаньи. Гелиоцентристская теория Коперника нашла приверженцев в Испании. В 1561 г. ряд ученых Саламанкского университета заявили, что она не противоречит Священному писанию. Появились трактаты в защиту взглядов Коперника, X. Салом и П. Чакон участвовали в разработке и введении григорианского календаря.
Общие тенденции развития культуры Испании и Португалии, зримо проявлявшиеся в философии и естествознании того времени, особенно ярко отразились в истории литературы и искусства.