Оставаясь в целом метафизической и механистической, классическая наука, и особенно естествознание, готовят постепенное крушение метафизического взгляда на природу. В XVII - XVIII вв. в математике разрабатывается теория бесконечно малых величин (Ньютон, Лейбниц), Декарт создает аналитическую геометрию, Ломоносов - атомно-кинетическое учение, широкую популярность завоевывает космогоническая гипотеза Канта-Лапласа, что способствует внедрению идеи развития в естественные, а затем и в общественные науки. В естествознании постепенно складывались предпосылки для   новых крупных научных революций, начавшихся в конце XVIII - первой половине XIX в. и охвативших одновременно несколько областей знания. Это были так называемые комплексные научные революции, протекавшие в рамках классической науки и мировоззрения. Общим для этих революций стало утверждение идеи всеобщей связи и эволюционного развития в естествознании, стихийное проникновение диалектики в науку вообще и в естествознание в частности. На первый: план выдвигаются физика и химия, изучающие взаимопревращения энергии и видов вещества (химическая атомистика). В геологии возникает теория развития Земли (Лайель), в биологии зарождается эволюционная теория  Ламарка, развиваются такие науки, как палеонтология (Кювье), эмбриология (Бэр). Особое значение имели революции, связанные с тремя великими открытиями второй трети XIX в. - клеточной теории Шлейденом и Шванном, закона сохранения и превращения энергии Майером и Джоулем, создание Дарвином эволюционного учения. Затем последовали открытия, продемонстрировавшие диалектику природы полнее: создание теории химического строения органических соединений (Бутлеров), периодической системы элементов (Менделеев), химической термодинамики (Вант-Гофф, Гиббс), основ научной физиологии (Сеченов), электромагнитной теории света (Максвелл).

    В результате этих научных открытий естествознание поднимается на качественно новую ступень и становится дисциплинарно организованной наукой. Если в XVIII в. оно было преимущественно наукой, собирающей факты, наукой о законченных предметах, то в XIX в. оно стало систематизирующей наукой, то есть наукой о предметах и процессах, их происхождении и развитии.

   Центральной проблемой науки становится синтез знания, поиск путей единства наук, проблема соотношения разнообразных методов познания. В естествознании активно идет процесс дифференциации наук, дробление крупных разделов науки на более мелкие. К концу XIX в. появляются первые признаки процесса интеграции наук, который будет характерен для науки XX в. Это появление новых научных дисциплин на стыках наук, охватывающих междисциплинарные исследования (биохимия, геохимия, биогеохимия, физическая химия и др.).

   Результаты комплексных научных революций XIX в., поднявшие научное знание на новую высоту, тем не менее, оставались в  рамках классической науки, основанной на метафизических  философских предпосылках. Поэтому классическая наука несла в себе зерна будущего кризиса, разрешить который должна была глобальная научная революция конца XIX - первой половины XX в.

  Несмотря на стихийное проникновение в естествознание диалектических идей, оно продолжало базироваться на старых механистических и метафизических предпосылках, идея мира-машины отнюдь не ушла в прошлое. Человек мог осознать себя как высшее достижение эволюции - грандиозного хода развития природы, но при этом он становился не более чем высшим достижением животного мира. Современная наука оперировала теперь гигантскими масштабами, неимоверно огромными периодами времени, и на фоне этих процессов ощущение случайности жизни еще более усугублялось. Пессимистический взгляд на мир еще более подтверждался благодаря открытию второго начала термодинамики, согласно которому Вселенная стихийно и неотвратимо движется от порядка к беспорядку, чтобы в конце концов   достичь состояния наивысшей энтропии, или "тепловой смерти". Эту ситуацию к концу XIX в. осознали лишь немногие мыслители. В основном это были философы, создавшие новые направления в современной философии - философию жизни, феноменологию, экзистенциализм, персонализм - новые школы, которые больше не интересовались вопросами мироустройства, их заботили проблемы определения сущности человека и  его места в мире.