Формирование биологических наук пришлось на XVIII– XIX вв. Биология в данный период формировалась в рамках так называемой естественной истории. Естественную историю выделяли наряду с гражданской историей и отличали первую от второй тем, что если гражданская история изучает ход человеческой истории, то естественная история обращена к истории природных объектов («царства» минералов, растений, животных). Наибольшее влияние на формирование биологии оказали работы К. Линнея («Система природы», где была сформулирована биологическая номенклатура, принимаемая до настоящего времени) и Ж. Бюффона («Всеобщая естественная история», где сформулирована идея о единстве растительного и животного мира, а также утверждается, что человек произошел от обезьяны). Большой вклад в развитие биологии внесли химики, экспериментально показавшие, что органический мир может быть исследован химическими и физическими методами. Так, например, Ф. Велер в начале XIX в. синтезировал мочевину, что считается первым экспериментальным доказательством несостоятельности витализма, отстаивавшего позицию, что живое отличается некой непостигаемой «живительной силой». Ряд научных идей был получен и в области медицины. Так, в конце XVI – начале XVII в. У. Гарвей сформулировал теорию кровообращения и доказал ее экспериментально, а также создал теорию эпигенеза.
Комплекс наук о Земле формируется в XIX–XX вв. В начале XIX в. братьями Ж. Л. и Ф. Кювье закладываются основы палеонтологии и сравнительной анатомии; Ж. Л. Кювье открыл закон соотношения органов, ввел понятие о типах, сформулировал теорию катастроф. В дальнейшем теория катастроф (каждый геологический период характеризуется своей флорой и фауной, период заканчивается катастрофой, которая уничтожает все живое, и жизнь заново возрождается в новой форме) была опровергнута Ч. Лайелем, который и считается основоположником научной геологии. Заслугами Ф. Кювье являются поддержка идей эволюционизма (по ряду сведений, он вместе с У. Дж. Гукером убедил Ч. Дарвина опубликовать «Происхождение видов»), перенос ряда принципов биологии в геологию (в частности, идеи изменчивости), а также то, что он обнаружил в долине Соммы и изучил останки неандертальца. В середине XIX в. австрийский аббат Г. И. Мендель сформулировал законы, объясняющие принципы наследования, чем заложил основы современной генетики.
Этап развития естествознания, продолжавшийся до конца XIX в., принято называть этапом классического естествознания (XVII–XIX вв.). Классическое естествознание (как классическая наука вообще) характеризуется стремлением избавиться от всего субъективного, сформулировать абсолютно объективное описание процессов природы, в качестве парадигмы выступает механика, научная картина мира основывается на представлениях о детерминизме. Именно в период классического естествознания были разработаны ключевые методы исследования: аналитический, синтетическо-дедуктивный, наблюдение, эксперимент и т. д.