Романтические идеи в Германии, а затем во Франции, Англии и других странах Старого и Нового Света существенно отличались от рационалистических и механистических постулатов «классического века» (хотя некоторые концептуальные построения и выступали в качестве связующих звеньев двух этих доктрин, например, философия искусства Канта или принципы шотландского Просвещения). Открытие спонтанного, нередко иррационального и противоречивого развития природного и человеческого мира, обращение к ранее пренебрегаемому Средневековью, указание на разнообразие традиций и устоев жизни локальных общностей, не укладывающихся в просветительские каноны и рационалистические схемы, — все это не только встречало отклик в среде консерваторов, но влияло также и на позиции многих ученых, включая естествоиспытателей. Романтизм не был противоположностью науке как таковой (хотя и нередко, особенно с середины XIX столетия влиял на антисциентистские настроения) — можно указать целые направления, вроде геологии, биологии или изучения электричества, которые в своем концептуальном развитии тесно связаны с миром романтических идей. Широко известен факт влияния Ф. Шеллинга на идеи датчанина Х.К. Эрстеда или связь романтического творчества С. Кольриджа с развитием психологии бессознательного, «точной» эстетики и химических открытий X. Дэви. Не только механика П.-С. Лапласа, но и идеи превращения элементов (в которых еще много от алхимических представлений), натурализм и антиньютоновское видение природы у Гёте вдохновляют поколения ученых 1820-1840-х годов. Особенно важным тут стало проникновение в природу электромагнитных явлений и формулировка Дж. К. Максвеллом теории поля (как формы материального мира, совершенно не предусмотренной ньютоновской физикой). Эти открытия стали результатом интернационального научного взаимодействия, ведущими «агентами» которого были ученые разных европейских стран — итальянец А. Вольта, француз А.-М. Ампер, немец Г.С. Ом, англичане М. Фарадей и Дж. К. Максвелл. Все это существенно усложняло и во многом перечеркивало прежнюю картину миру, созданную усилиями ученых эпохи Просвещения.
На место прежнего механицизма и детерминизма приходят сознание важности органицистских идей, взаимосвязанности разных частей изучаемого целого; к этому добавляется интерес к теории вероятности и новое понимание характера закономерности. Такие телеологические установки и идея внутреннего становления отвечали и ряду положений католической доктрины, что позволяло включать научные идеи первой половины XIX в. в орбиту христианского мировоззрения. Здесь стоит отметить важную для Центральной Европы и России деятельность австрийских ученых — педагога И.Ф. Гербарта, логика и философа Ф. Брентано, а также наследие немцев А. Гумбольдта, А. Тренделенбурга и Р.Г. Лотце, вдохновляющихся идеями космического мироустройства и связывающих новое естествознание с прежним европейским наследием и категориями аристотелевской или схоластической логики, а также учением о нравственности.
В 1840-е годы на смену романтизму в Европе постепенно приходит новое мировоззрение, для которого характерно внимание к точным методам и примат фактической достоверности, стандарт которого уже не задавался идеалистической философией Гегеля. Утверждение позитивизма связывается с деятельностью Огюста Конта и его школы, которая реализовывалась вне стен традиционных высших учебных заведений и академий. Помимо известного закона трех состояний (уходящего периода господства метафизики, эпохи философии и наступающего века науки) Конт также предложил популярную идею классификации всех наук — от математики до социологии. Тем самым он продолжил усилия по классификации знания и дисциплин, предпринятые ранее А. Ампером и работавшим в Чехии философом Б. Больцано. К этому поиску научного мировоззрения, отличного от прежних философских постулатов, примыкали сочинения по историографии точного знания У. Уэвеля. Изобретатель самого понятия «scientist» как обозначения новой академической профессии (1831), Уэвель был автором очень важного для викторианской эпохи трехтомного труда «История индуктивных наук» (1837). Вторя О. Конту, биолог Р. Вирхов убежденно характеризовал переживаемое им время как переход от века философии к веку естествознания.
Примером соединения либеральных политических убеждений (с опорой на оригинальные политэкономические идеи) и поиска новой логики естественнонаучного мировоззрения была деятельность оппонента Уэвеля британца Дж. Ст. Милля. Труды геологов (Ч. Лайеля как автора фундаментальных «Основ геологии»), а также зоологов и палеонтологов (французов Ж.Л. Кювье и Ж. Сент-Илера и работавшего в России К.М. Бэра) в первой половине XIX в. подготовили почву для формулирования законов и факторов эволюции и естественного отбора Чарльзом Дарвином в конце 1850-х годов. Усилиями Т. Гекели в Англии и особенно Э. Геккеля в Германии учение Дарвина было обращено к далекому доисторическому прошлому Земли и позволило сформулировать научные представления о родословном древе органического мира с древнейших времен до современности, совершенно оставив в стороне библейскую историю сотворения мира.
«Новый вид любопытства к природе, с которым мы здесь сталкиваемся, в корне отличается от любознательности Линнея или от пытливости Ламарка… Дарвин никогда не выписывает весь длинный “полицейский” паспорт животного или растения со всеми его приметами. Он пользуется природой, как великой организованной картотекой. Классификация поставлена им на место, она перестала быть самоцелью. В результате — изумительная свобода в расположении научного материала, разнообразие фигур доказательства и емкость изложения.
Дарвина и Диккенса читала одна и та же публика. Научный успех Дарвина был в некоторой своей части и литературным. Читатель испытывал жесточайшую реакцию против поучительного, сентиментального, кисло-сладкого жанра, которым обкормили его предшественники Диккенса. Этот читатель всему на свете предпочитал характерное — картины природы, социальные контрасты… Быть может, больше всего подкупало читателя то, что Дарвин не высказывал никакого литературного телеологического восторга перед законами и тенденциями, которые с ясностью утверждал» (Мандельштам О. О литературном стиле Дарвина).
Внимание к социальной стороне новых учений о развитии жизни было весьма закономерным. На эволюционные идеи Дарвина опирался Г. Спенсер, который предложил органицистскую трактовку развития общества (правда, отказавшись от идеи отбора как инструмента развития). Именно Спенсер заложил подлинные основы развития социологии, только намеченной в умозрительных построениях Конта. Новый взгляд на поступательное движение истории человечества предложил в 1860-е годы Т. Бокль, опираясь на позитивистские постулаты точного анализа. Но установка на бóльшую научность знания о человеке реализовывалась в гуманитарных дисциплинах и ранее: переформатирование прежнего комплекса «моральных и политических наук» во Франции было начато еще Ф. Гизо, А. де Токвилем (с его интересом к движущим социальным силам политики) и продолжено И. Тэном и Э. Ренаном, благодаря вниманию к компаративному анализу и отказу от риторических презумпций французской традиционной гуманитарной культуры. К этим новациям примыкала и разработка бельгийским астрономом и статистиком А. Кетле количественных законов «социальной физики» и характеристик поведения «среднего человека» (на основе данных рождаемости, брачности, криминальной статистики и т. д.). Л. фон Ранке, И.Г. Дройзен, Я. Буркхардт и К. Маркс, исходя из совершенно разных мировоззренческих оснований, движутся к цели «возведения истории в ранг науки». Г.Т. Фехнер, а позднее В. Вундт заложили основы научной психологии, базирующейся на физиологической трактовке возможностей человеческого мозга. Вместе с тем иррационализм Шопенгауэра и философия жизни Ницше уже обозначили пределы и кризисные моменты рационального миропонимания, легитимированного наследием немецкой классической философией и «Наукой логики» Гегеля. Указание на различие «гуманитарного» понимания и «естественнонаучного» объяснения у В. Дильтея и проработка логики наук о природе и наук о духе в Баденской школе неокантианства (В. Виндельбанд, Г. Риккерт) высветили проблематичность сведéния этих двух крупнейших подразделов знания в рамках единой и общей логики и метода.