أخذت جهود العديد من العلماء الغربيين تؤكد أهمية الوراثة باعتبارها حقلًا منفصلًا من حقول علم الأحياء. ففي نحو عام 1901م، وصف عالم دنماركي يُدعى هوجو دي فريس بشكل تفصيلي الطفرات الوراثية وهي تغيرات في المادة الوراثية في الخلية. وفي نحو عام 1910م، برهن عالم الأحياء الأمريكي توماس هنت مورجان ومساعدوه، أن الجينات هي وحدات الوراثة، وأنها مرتبة بطريقة دقيقة على امتداد بني خلوية تسمى الكروموزومات (الصبغيات) . رسم مورجان خريطة لمواقع الجينات على كروموزومات ذباب الفاكهة وتعرّف على الجينات المسؤولة عن صفات مميزة كلون العين وشكل الجناح. وفي أواسط العشرينيات من القرن العشرين الميلادي، اكتشف عالم وراثة أمريكي يُدعى هرمان جي مولر أن الطفرات الوراثية يمكن أن تحدث نتيجة معالجة الكائن بالأشعة السينية.
إنجازات أواسط القرن العشرين. استمر العلم في تحقيق خطوات عظيمة في كل المجالات في أواسط القرن العشرين الميلادي. وتحقق أحد أهم هذه الإنجازات في الفيزياء الذرية في أواخر الثلاثينيات من القرن العشرين الميلادي، عندما اكتشف الألمانيان أوتو هان وفرتز ستراسمان والنمساويان ليز ميتنر وأوتو فريش إمكانية تحرير الطاقة بشطر ذرات اليورانيوم. وحقق الفيزيائي الإيطالي إنريكو فيرمي وزملاؤه أول تفاعل نووي متسلسل متحكَّم فيه عام 1942م في جامعة شيكاغو. وقد أدت الأبحاث المكثفة أثناء الحرب العالمية الثانية (1939 - 1945م) إلى استعمال الطاقة النووية في الأسلحة.