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在西方的中世纪，科学虽然不能说是完全中断，但因为它不得越出宗教教义所划定的界限，可以说是“不绝如缕”。在十五—十六世纪，新兴的资产阶级为了发展工商业需要自然科学，为了反对当时用以支持封建主义的宗教思想体系也需要自然科学。因此，“随着资产阶级的成长，科学也大踏步地发展起来了。天文学、力学、物理学、解剖学和生理学也复兴了”（恩格斯语）。
在这个时期，自然科学对宗教、神学和经院哲学进行了剧烈的斗争。这个斗争反映了当时进步力量与封建势力间的阶级斗争。这个时期的科学家和倡导维护科学的思想家遭受反动势力的残杀和迫害。他们坚持真理并号召人们去追求客观规律的精神是有巨大的历史意义的。
中世纪的宗教思想体系对人的一切方面的认识都要加以无理的限制。例如，为了维护基督教的教条，天主教会坚持以地球为天体绕行的中心这个学说，以及天体运动高于地上物体的运动，二者有质的不同这个出于亚里士多德的理论。应该说，这些理论可能是科学初期的必经阶段；可是因为要维护教条而固执这些理论，就必然阻止人类知识的进步。因此可以说哥白尼复活古代希腊人的太阳中心说是近代科学冲破中世纪宗教封锁的开始。
尼古拉·哥白尼（Nicolai Copernicus，1473—1543）是波兰人。他的《天体运行》一书论证了行星系是以太阳为中心而不是以地球为中心。这就根本推翻了教会所维护的世界观，推翻了神学宣称世界是上帝为人类创造这个神话。为了避免黑暗势力的干扰，哥白尼这部书到了他临死时才出版。它出版后曾被天主教会列为禁书，而且新教徒也一样反对哥白尼这个正确的学说。
德国的约翰·刻卜勒（Johannes Kepler，1571—1630）继哥白尼之后发现行星绕太阳运动的基本规律，进一步阐明了天体与地球遵循相同的运动规律这个真理，摧毁了天地的运动不同质的谬论。刻卜勒是开始把归纳法与数学结合运用的人。
稍后，意大利的伽利略（Galileo Galilei，1564—1642）应用数学和实验方法发现动力的基本规律，用自制望远镜发现天体中的好多现象，支持哥白尼的理论，进一步打击了教会奉为正统的亚里士多德关于天文物理的错误学说。因此伽利略被天主教会迫令改口，被剥夺行动自由，一直折磨他到死为止方才罢休。
虽然在意大利的大学里，在十三世纪已经重新有人体解剖，但由于反动势力的障碍，解剖学在很久时间仍然因袭旧说的错误。到了荷兰人维萨留斯（Vesalius，1515—1564）以他亲身解剖的结果，写成《论人体构造》一书（与哥白尼的《天体运行》一书同于1543年出版），才纠正了以往的许多错误。由于他的书所说的人体构造与教会所承认的不合，他也被教会所迫害。发现肺循环的塞尔维特（Servetus，1511—1553）也由于他不信三位一体的教条被宗教改革者加尔文烧死。哈维（Harvey）以对于动物的实验证明血循环，于1628年发表“关于动物的心和血的运动的解剖学论文”。哈维在游学意大利时曾受了维萨留斯（在意大利教解剖学）和伽利略的影响。哈维又影响了笛卡儿，启发他以机械作用解释一切生理过程。
意大利人乔尔丹诺·布鲁诺（Giordano Bruno，1548—1600）是杰出的进步思想家，以泛神论的外衣来宣传唯物主义、无神论的世界观。他拥护哥白尼太阳中心说，并且主张宇宙是无限的。由于他的进步思想被天主教认为“异端”，被他们逮捕，于1600年在罗马被烧死。
就有关心理学方面说，当时还没有人明确地否认人有灵魂，所以还没有为否认灵魂而受教会迫害的人。不少进步思想家常常给予灵魂以表面看来很崇高的地位，但主张不能用经验的方法去研究灵魂，而号召人们根据经验去研究实际的心理现象。在这个时期，唯物主义的认识论、科学方法论由自然科学渗透到对心理现象的研究中去了。