وأنشأ الفلكي والفيزيائي الإيطالي جاليليو، مبتدئًا في عام 1609م، عددًا من المناظير الفلكية لمشاهدة السماء. ورغم أن مشاهدات جاليليو الفلكية لم تبرهن على صحة النظام الكوبرنيكي، إلا أنها أثارت الشكوك حول النظرة التقليدية. كما أن جاليليو صقل فكرة التجربة المعملية في دراسته لحركة الأجسام الساقطة. وبرهن على أن فرضية سقوط كل الأجسام بمعدل ثابت واحد، في غياب التأثيرات الخارجية، تُكسب المرء فهمًا لكيفية سقوط الأجسام نحو الأرض.
وفي أوائل القرن السابع عشر الميلادي، استخدم الفلكي والرياضي الألماني يوهانز كيبلر مشاهدات الآخرين، فأنشأ أنموذجًا جديدًا مضبوطًا للمجموعة الشمسية. وفي منتصف القرن السابع عشر الميلادي تحدى الفيلسوف والرياضي الفرنسي رينيه ديكارت الافتراض الذي كان سائدًا منذ أمد طويل، بأن غياب الحركة هو الحالة الطبيعية للأجسام. وبدلًا من ذلك، قدم فكرة أن للأجسام قصورًا ذاتيًا، أي أنها تحافظ على حالتها الحركية إلا إذا أثر عليها مؤثر خارجي.
وتعكس أعمال جاليليو وكيبلر وديكارت تغيرًا في النظرة التي كانت سائدة في أوروبا وتهز بعض المبادئ والقواعد التي استقرت ردحًا من الزمن. وبدأ الناس يعتقدون أن العالم الفيزيائي محكوم بقوانين طبيعية وأن اكتشاف هذه القوانين ممكن. وبدأ يتضح أن الطريق المؤدي لاكتشاف القوانين يبدأ بالتجارب الدقيقة التي تُجرى، إن أمكن، تحت ظروف مختبرية متحكَّم فيها.
السير إسحق نيوتن من إنجلترا، صاغ قوانين الحركة والجاذبية في أواخر القرن السابع عشر الميلادي ،كما أنه أوضح بالتجربة أن الضوء الأبيض يتكون من كل الألوان.