尼德蘭外科醫生安德烈·維薩裏創立了科學解剖學，著有《人體構造》一書，在研究人的骨骼、血管、內髒、大腦等方麵都取得了突出成就，為後來發現血液循環打下了基礎。
西班牙醫生米凱爾·塞爾維特和英國醫生威廉·哈維發現了血液循環現象。塞爾維特著有《基督教的複興》，提出了心肺之間血液小循環的學說；而哈維以解剖學為基礎，發現了人體的血液循環係統，並第一個把血液循環的機械原因歸於心髒有節律的持續搏動，著有《心血運動論》等。在血液循環學說的基礎上，關於消化、吸收、營養、新陳代謝功能等現象都得到了研究，生理學從此成為一門獨立的科學。
生物學的進步
文藝複興時期，生物學方麵有了很大進步。哈維首先把物理學的概念和數學方法引入生物學中，並堅持用觀察和實驗代替主觀的推測，他因此被公認為近代實驗生物學的創始人。
文藝複興之後，地理探險和海外貿易迅速發展起來。17至18世紀，隨著動植物標本的大量采集和積累，分類學得到很大的發展。從以草藥、草本植物為主轉向研究所有植物，從種類記述到建立分類係統，從分別對動植物進行分類發展到建立動植物統一的分類範疇和命名方法。
同時，分類方法從亞裏士多德以邏輯區分的向下分類法發展為以經驗為主的向上分類法。對物種的認識也從長期占主導地位的物種不變觀點，逐步過渡到生物進化的思想。17世紀顯微鏡的發明，揭示了動植物的微細結構與微生物世界，促進了組織學、細胞學、微生物學的發展。
宗教改革運動
16世紀，歐洲掀起了一場以宗教改革為主體的大規模社會政治運動。其起因在於，中世紀後期的歐洲，羅馬教廷越來越腐敗，常常不擇手段地聚斂錢財，侵占大量土地，並出售贖罪券，與世俗政權聯係密切又彼此爭鬥，激起了社會各階層的不滿。1517年，德國維登堡大學神學教授馬丁·路德發表《九十五條論綱》抨擊羅馬教廷出售贖罪券的行為，矛頭直指羅馬教皇，拉開了宗教改革的序幕。此後，宗教改革運動迅速在歐洲展開。在德國，出現了一批支持路德主張的封建主和市民教會；在瑞士，出現了以加爾文、茨溫利為首的激進改革派；在英國，開始了自上而下的宗教改革。宗教改革沉重打擊了封建製度和天主教教會，促進了民族意識的覺醒和民族語言文化的發展，為後來的資產階級革命掃清了道路，在政治、經濟和社會各方麵產生了深遠的影響。
腐敗的天主教會
天主教會是封建製度的維護者。隨著權勢和財富的增長，其腐敗程度也逐漸加深，最終變成了一個腐朽的國際性官僚機構，引起了社會各階層的極大憤慨。16世紀初，德國宗教改革運動的時機已經成熟。1517年，路德公開反對教廷販賣贖罪券，點燃了宗教改革運動的導火線。
宗教裁判
宗教裁判所是13至19世紀天主教會偵察和審判異端的機構，它是教會為維護獨斷信仰、整肅和迫害異端而設立的。教會有權判定什麼是異端邪說，借以鉗製人民的思想。判斷是非真理的標準操縱於教會之手，助長了教會在思想文化領域壟斷和專製的氣焰。宗教裁判所嚴刑逼供、製造冤獄的恐怖手段，造成了人與人之間互相猜疑，使得誣陷誹謗和告密成風。它煽起教徒對婦女的偏見和民族（血統）歧視，在天主教和整個歐洲曆史上留下了難以磨滅的罪惡。
“異端”分子的挑戰
天主教的神學思想常常遇到來自反對天主教正統教義的所謂“異端”分子的攻擊。首先發起挑戰的是城市市民，而後是新興的資產階級，他們先後成為群眾反對封建神學體係和教會的先鋒。市民的挑戰突出表現為12至13世紀法國南部的阿爾比派“異端”、14世紀英國的威克裏夫運動和15世紀捷克的胡司運動。
教會民族化的開始
14世紀中葉，英國頒布了教職選舉規章製度和《王權侵害罪法》；1516年，法國國王弗朗西斯一世同教皇締結《波倫亞協定》，取得了任命主教、修道院長的權力；西班牙國王斐迪南於1482年通過同教皇簽訂協定，取得了高級教職的任命權……這些措施的實質，都是西歐國家為了預防外來勢力的幹涉而同羅馬教廷進行的鬥爭，其目的都是為了建立獨立的民族教會。