第一次科学革命始于文艺复兴时期的科学启蒙，它以哥白尼（1473—1543年）的《天体运行论》和维萨留斯（1514—1564年）《人体结构》发表的1543年为起点，“这年在科学史上是从中世纪到近代的过渡中最有代表性的一年”；到17世纪开花结果，标志性的事件是1687年牛顿发表《自然哲学的数学原理》。之所以称为“革命”是因为：①研究角度从把自然界作为一个整体加以考察走向分门别类的研究。自然科学从哲学中分化出来，自然界被分化成动物界、植物界、矿物界等，运动被分为物理运动、化学运动、生命运动等。②研究方法，从哲学思辨即恩格斯所称的“自然哲学的直觉”走向科学实验。科学实验成为独立的实践活动。为科学方法论奠定基础的是英国弗兰西斯·培根和法国勒内·笛卡尔，前者重视实验和归纳法，后者重视哲学和演绎。③各门学科的核心知识相继出现了革命性的突破。1543年哥白尼发表著名的《天体运行论》，确立了天体学说的基础。在物理学领域，伽利略发现自由落体定律和运动迭加原理，提出速度、加速度和惯性等物理概念；牛顿则发现万有引力定律，并系统总结出三大运动定律。在化学领域，自1661年波义耳提出化学元素概念后，拉瓦锡发现物质不灭定律，并于1789年出版了化学教科书《化学大纲》，使化学成为一门真正的科学；在生物学领域，在17世纪初，哈维发现血液循环，胡克发现植物细胞，列文虎克发现原生动物和细菌等，奠定了微生物学的基础。数学作为促进科学进步的重要工具也得到长足的发展，17世纪中叶，笛卡尔和费尔马创立解析几何，牛顿和莱布尼茨独立发明微积分；18世纪数学家伯努利、欧拉、拉格朗日等人开拓了一系列数学分支。
18世纪末19世纪初，进化思想开始挑战牛顿和笛卡尔的不变论。康德（1724—1804年）在23岁时就曾说：“我若想发现真理，那么，就应该置牛顿、莱布尼茨的威仪于丝毫不顾。”
19世纪上半叶，能量转化、细胞、进化论等自然科学取得的一系列伟大成就，使人们对自然过程的相互联系的认识有了很大的进步。
能量守恒和转化定律，又称焦耳—楞次定律，它被恩格斯称为自然界“伟大的运动基本定律”。能量守恒和转化定律是焦耳、迈尔、楞次、格罗夫等多位科学家在总结了力学、热学、化学、生物化学、电磁学等诸多领域的研究成果后才概括出来的，是19世纪自然科学的一块重要理论基石。能量守恒定律告诉人们，机械力、热、光、电、磁，甚至还有化学力，在一定条件下都可以互相转化，而不发生任何力的消失。
19世纪30年代，德国植物学家施莱登首先指出所有植物体都是由细胞构成的。他的这个观点被德国动物学家施旺在动物组织和细胞研究中证实，所有动物也是由细胞构成的。施旺指出：“细胞是有机体，整个动物或植物体乃细胞的集合体。它们依照一定的规律排列在动物体内。”在此基础上他们创立了细胞学说。细胞学说揭示了细胞是动植物有机体的基本结构单位，也是生命活动的基本单位。这样，就论证了整个生物界在结构上的统一性，细胞把生物界的所有物种都联系起来了，生物彼此之间存在着亲缘关系。这是对生物进化论的一个巨大的支持。细胞学说的建立有力地推动了生物学的发展，为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。由于细胞的发现，我们不仅知道一切高等有机体都是按照一个共同规律发育和生长的，而且通过细胞的变异，能改变自己，向更高的发育道路迈进。(www.xing528.com)
1859年，英国生物学家和生物进化论的奠基者达尔文，在其巨著《物种起源》中提出了生物进化的自然选择学说。达尔文进化论认为生物有一个缓慢的变化过程，物种不是被分别创造出来的，一个物种是从原有的另一物种传下来的。整个生物系统发展是一个从一到多、从简单到复杂、从低级到高级的演化过程，在进化中物种会发生变化。那么，生物是如何进化的？要真正解开进化之谜就必须搞清进化的原因和机制。
达尔文认为生存斗争是物种进化的前提，自然选择是物种进化的途径，在生存斗争中的自然选择是物种进化的机制，适者生存是自然选择的标准，也是选择的结果。
19世纪自然科学领域的长足进展突出表现在能量守恒和转化定律、细胞学说以及进化论的发现。恩格斯把它们称作19世纪自然科学的三大发现。在这三大发现的基础上，19世纪末第二次科学革命来临。
达尔文
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