Trái ngược với phần còn lại của thế giới, một tinh thần khám phá mới đã thức dậy ở châu Âu. Điều này dẫn đến sự khai sinh một cuộc cách mạng về khoa học và kỹ thuật.
Ở nhiều nơi trên thế giới, việc nghiên cứu cũng như phát triển các ý tưởng và kỹ thuật mới đều chậm lại. Trung Quốc thời nhà Minh trở nên cô lập và sa sút; còn Ấn Độ, Ba Tư và đế quốc Ottoman không còn sức sáng tạo như trước nữa. Tuy nhiên, khi các nhà thám hiểm châu Âu tới các vùng bờ biển châu Á, người châu Á đã quan tâm tới các ý tưởng và phát minh mới mà người châu Âu đưa đến, chẳng hạn như súng ống, kiến thức thiên văn, đồng hồ, các công cụ mới và phương pháp đóng thuyền. Người Triều Tiên sáng chế ra những con tàu bọc sắt dựa trên ý tưởng của một du khách Hà Lan. Trong khi đó, các nền văn hóa của người bản xứ châu Mỹ có xu hướng phát huy và cải tiến các kỹ thuật của tổ tiên họ, trước khi những người định cư châu Âu đặt chân tới và phá hủy chúng. Cả người Aztec và người Inca đều khai thác triệt để những thành tựu tiến bộ này khi xây dựng các thành phố lớn của mình.
Tinh thần say mê học hỏi hồi phục ở châu Âu vào thế kỷ XV và XVI đã khiến mọi người bắt đầu quan sát thế giới xung quanh. Họ khám phá và thí nghiệm để tìm hiểu thực chất của sự vật, chứ không chỉ biết chấp nhận những điều Giáo hội rao giảng. Đôi khi, những phát hiện của họ dẫn tới xung đột với Giáo hội, như trường hợp của Galileo vào năm 1615, sau khi ông phát minh ra nhiệt kế, kính thiên văn và phát triển các tư tưởng về trọng lực, toán học và thiên văn học. Nhiều tư tưởng và phát minh xuất sắc ra đời vào thời kỳ này. Chiếc đồng hồ đầu tiên được phát minh năm 1504, và kính hiển vi đầu tiên phát minh năm 1590. Người ta nghiên cứu giải phẫu cơ thể người, và vào năm 1543, Andreas Vesalius đã công bố một số mô tả chính xác đầu tiên về lĩnh vực này.
Những tư tưởng truyền thống của thời Trung đại về thuật giả kim, chiêm tinh, hình học và dược thảo cũng phát triển mạnh, dẫn đầu là các nhà tư tưởng như Paracelsus, Kepler và Nostradamus. Các hội khoa học và thám hiểm được thành lập. Một số nhà phát minh như Leonardo da Vinci thậm chí đã nghĩ tới việc chế tạo máy bay, trực thăng và tàu ngầm. Sự nở rộ của các thiên tài ở châu Âu đánh dấu bước khởi đầu của một cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật sẽ còn tiếp tục trong tương lai. Cuộc cách mạng này đã đặt nền tảng cho thế giới hiện đại ngày nay.
1492 Martin Behaim chế tạo quả địa cầu đầu tiên
1504 Peter Heinlein phát minh ra đồng hồ
1512 Nicolaus Copernicus đưa ra giả thuyết Trái đất quay quanh Mặt trời
1518 Trường Đại học Vật lý Hoàng gia được thành lập ở London
1528 Sách dạy về giải phẫu đầu tiên được công bố
1540 Michael Servetus phát hiện ra sự tuần hoàn của máu
1546 Nhà vẽ bản đồ Mercator xác định các cực từ của Trái đất
1600 Gilbert viết về hiện tượng từ và điện