回國後，達爾文開始對物種起源問題進行全麵的研究。他整理航行收獲，收集大量科學事實，研究前人著作，參加社會生產實踐，總結本國和別國勞動人民培育新品種的經驗。為了避免偏見和替自己的理論找到更多的根據，當時他專心到甚至連自己的婚事都忘了。他不但細致地整理了在大自然中可收集到的各種變異事實，還廣泛收集了動物在家養條件下的各種變異事實，並查閱了大量書籍和資料。經過22年如一日，堅持不懈的專心思考、綜合研究，達爾文終於在1859年11月24日出版了《物種起源》這部巨著，創立了進化論。他認為，生物界是從簡單到複雜，從低級到高級，逐漸變化的。達爾文的進化論，是射向“上帝”創造萬物學說的炮彈，它第一次把生物放在完全科學的基礎上進行研究。馬克思說，這本書實際上也為曆史上的階級鬥爭提供了“自然科學根據”。
達爾文是一位不畏勞苦，沿著陡峭山路攀登的人。在《物種起源》發表以後的20年裏，他始終沒有中斷過科學工作。1876年，他寫成的《植物界異花受精和自花受精的效果》一書，就是經過長期大量實驗的成果。書中提出的異花受精一般是有利的結論，已在農業育種中廣泛應用。到了晚年，達爾文心髒病嚴重，但他仍堅持科學工作。就在去世前兩天，他還帶著重病去記錄實驗情況。
達爾文是一位傑出的科學家，他劃時代的貢獻為人類科學事業的發展開辟了新的廣闊前景。因此，1882年4月19日他逝世以後，人們為了表達對他的敬仰，把他安葬在另一位科學界的偉大人物牛頓的墓旁，享受著一個自然科學家的最高榮譽。達爾文找到了生物發展的規律，證明所有的物種都有共同的祖先。這一重大發現，對生物學具有劃時代的意義，在科學上完成了一個偉大的革命。它結束了生物學領域中唯心主義、形而上學的統治時期，對近代生物科學產生了巨大而深遠的影響。恩格斯稱達爾文的進化論為19世紀自然科學的三大發現之一。
詹姆士·麥克斯韋
1831年6月13日，詹姆士·麥克斯韋出生在蘇格蘭愛丁堡一個很有名望的家庭。其父對於實用的、技術性的學問很感興趣，後來成為愛丁堡皇家學會成員。8歲時，母親去世，在父親的引導下學習科學。受其父親的影響，麥克斯韋從小就進入科學界，因而受到很多有益的影響。1847年，16歲的他進入愛丁堡大學學習數學和物理學，1850年，他轉入劍橋大學，在那裏，在著名數學家W·霍普金斯的指導下，他取得了不菲的成績。
1855年至1856年間，麥克斯韋發表了第一篇電磁學方麵的論文——《論法拉第的力線》。這篇論文不僅以抽象的數學形式表示了法拉第直觀的力線圖像並推進了法拉第的實驗研究，而且包含了一係列重要思想，為以後的研究開拓了一條新路。
1861年，在對磁場變化產生感應電動勢的現象作了深入分析之後，麥克斯韋敏銳地感覺到，即使不存在導體回路，變化的磁場通過媒質也會在其周圍激發出一種“場”，他把它當作感應或渦旋電場。這是麥克斯韋為統一電磁理論所作的第一個重大假設。1862年，麥克斯韋發表了重要論文《論物理的力線》，其中引進了“位移電流”的概念。這是麥克斯韋理論思維的一個創造，也是建立理論的一個關鍵步驟。這使他可以把導體中的電流產生圍繞電流的磁力線和導體切割線時在導體中產生感生電流這兩個基本原理加以擴展，形成下述兩個原理：空間裏變化的電場產生磁場；空間裏變化的磁場產生電場。由此得到這樣一幅嶄新的物理圖景：交變的電場產生交變的磁場，交變的磁場產生交變的電場。這兩種相互聯係、相互激發的過程，使電場和磁場形成統一的“電磁場”。關於電磁場的完全的理論體係就這樣逐漸形成。
1864年至1865年，麥克斯韋發表了著名論文《電磁場的動力理論》。在這篇論文裏，他得出了真空中的電磁場方程即麥克斯韋方程。這個方程在電磁學中的地位，相當於牛頓力學定律在經典力學中的地位。其形式之簡潔、優美，一直為科學界所稱道。
1868年，麥克斯韋發表了又一篇重要論文《關於光的電磁理論》，明確地把光概括到電磁理論中。這就是著名的光的電磁波學說。到此為止，麥克斯韋就把電學、磁學、光學這三個原來相互獨立的重要物理學研究領域結合起來，完成了”世紀中葉物理學的一個重大綜合。
此外，繼法拉第之後，麥克斯韋用數學的力量進一步排除超距作用力，對物理學的發展具有深遠的意義。因為如果不排除超距力，就不會有電磁理論，也不會有相對論。如果用洛侖茲變換，就可以從麥克斯韋推出光速不變的原理，而這正是相對論的一個基本前提，難怪愛因斯坦千再說，狹義相對論的建立要歸功於麥克斯韋方程。
1871年，麥克斯韋任劍橋物理係主任，成為劍橋大學第一個實驗物理學教授，籌建並領導該校卡文迪物理實驗室。這個名為實驗室而實為物理研究所的學術單位，後來發展成為科學史上最重要的、最著名的學術中心之一。
麥克斯韋的最大貢獻是建立了光的電磁理論。早在上大學時，他就意識到，法拉第的理論正是建立新的物理理論的重要基礎。他決心以數學手段彌補法拉第的不足，以清晰準確的數學形式把法拉第的天才觀念表示出來。
1873年，麥克斯韋完成了經典著作《論電和磁》，這部書被尊為牛頓《原理》一書以後最重要的一部物理學經典。麥克斯韋的電磁學，是人類知識寶庫中一份博大精深的科學遺產。除了電磁學，麥克斯韋對熱的分子動力論所做的貢獻也是突出的。1871年，麥克斯韋出版了《熱的理論》一書。這本書表述了壓強、體積、熵、溫度等熱力學變量的偏導數之間的一些關係式，即“麥克斯韋關係式”。這些關係式在熱力學中的地位，相當於麥克斯韋方程組在經典動力學中的地位。
1879年，麥克斯韋開始把注意力轉向氣體理論方麵。他利用數學統計的方法，導出了分子運動麥克斯韋速度分布律。這一成果可以看作經典統計物理學的起點。除此之外，麥克斯韋還進一步發展了哈密頓關於矢量分析和符號微分算子運用合理性的理論，還在馬覺理論和色度學、土星光環的研究、幾何光學、伺服機構(節速器)光測彈性學、結構力學等不同的領域作出了重要貢獻。同年11月5日，麥克斯韋因癌症不治去世，終年49歲。物理學史上一顆可以同牛頓交輝的巨星墜落了。後人為了紀念他，把磁通量的單位命名為麥克斯韋。
約翰·孟德爾
約翰·孟德爾，奧地利遺傳學家。他發現了著名的孟德爾定律。
孟德爾於1822年出生於奧地利西裏西亞的海因讚多夫林(今捷克的海因西斯)。父母都是農民。父親對於園藝頗有研究，這為孟德爾從事後來的研究工作起到了啟蒙的作用。小時候，孟德爾家境貧寒，無法上學，但他對數學非常感興趣，一邊向父母學習園林技術，一邊自學數學以及其他自然科學知識。21歲時，迫於生存的壓力，也為了能夠有更多的時間用於學習，他選擇了“一輩子不會挨餓”的職業，到布呂恩市的康尼格克洛斯特修道院當了一名教士。修道院院長納普本人也十分愛好科學，平時喜歡閱讀一些科技方麵的書籍，因此他十分讚賞孟德爾熱心研究科學的精神，盡自己的能力幫助和支持他學習和研究。在修道院，開始幾年的生活使孟德爾有了更多的時間和機會去閱讀科技書籍，知識麵大增。
1847年，孟德爾升任神父。因為親身體會到了自學的艱辛，他決定去當兼職教師，幫助那些同自己一樣熱愛學習卻不能上學的窮孩子。1850年，孟德爾參加了奧地利教育部門組織的教師資格考試，但名落孫山。為了實現自己當教師的願望，他在1851～1853年來到維也納大學學習了兩年。畢業後回到修道院，一邊繼續當神父，一邊在布呂恩技術中心兼職擔任自然科學老師。直到1868年，他擔任修道院院長以後，由於行政事務繁忙，才被迫辭去兼職教師的工作。
由於受家庭環境的影響，孟德爾從小就對植物產生了濃厚的興趣。他特別喜歡種豌豆，卻從來都沒有想到要在豌豆上進行實驗。後來在修道士克拉謝爾的啟發下，1865年，孟德爾決定對不同形態特征的豌豆進行雜交實驗。修道院裏正好有一個小植物園，他在植物園中劃出一塊長35米、寬7米的地塊作為試驗區。這一小塊土地又被他分為幾個更小的區域。每個小的試驗區隻有一個獨立的性狀特征。他把同一性狀具有明顯不同特點的兩種豌豆稱為“相對性狀”。
經過兩年的辛勤培育，孟德爾從34個豌豆品種中，認真選出22個具有7對不同相對性狀的純種豌豆品種進行雜交實驗。神職人員是不允許結婚的，孟德爾就把修道院當成自己的家，把豌豆當成自己的孩子，認真嗬護培育。
雜交品種選好之後，孟德爾幾乎把每天的業餘時間全都放在了豌豆上，觀察它們每一個細微的變化。豌豆開花時，他怕不同試驗區的豌豆之間發生不可控製的雜交，就把每個小試驗區的四周利用木板圍起來，利用人工授粉技術使相對性狀不同的豌豆之間進行雜交，或者采用嚴格的措施使之白花授粉。成熟之後，他又仔細數清各個小試驗區果實的數目，並分門別類地把種子收藏好，貼上標簽，準備第二年再接著試驗。
經過多年的觀察和試驗，孟德爾發現了令自己都大吃一驚的現實。他發現雜交所得豌豆的子一代隻出現一個親本性狀，而另一個親本性狀則表現不出來。他把在子一代中表現出來的親本性狀稱為顯性，表現不出來的親本性狀稱為隱性。在豌豆的實驗中，將黃子葉豌豆與綠子葉豌豆進行雜交後，子一代全部呈現出黃色子葉。於是黃色子葉為顯性，綠色子葉為隱性。當把表現為顯性的子一代播種下去，讓它們全部白花傳粉，不另加綠子葉親本，結果得到的子二代同時出現顯性和隱性的個體。孟德爾多次試驗後發現，顯性和隱性的比例大致為3∶1。這個比率，後來人們稱為孟德爾比率。
經過八年的努力，孟德爾終於證實了自己的發現，並寫成了論文。1865年2月18日，在高等技術學院舉行的布呂恩市自然科學研究會的例會上，孟德爾宣讀了他的論文——《植物雜交實驗》。3月8日，孟德爾作了第二次報告，著重根據實驗數據進行了深入的理論論證，該論文1866年在布呂恩《自然科學》雜誌上發表。
1886年12月31日，孟德爾把自己的論文寄給了當時世界第一流的植物學權威、瑞士的耐格裏教授，希望得到他的肯定。兩個月以後，孟德爾收到了耐格裏的回信。信中說：“我認為，你用豌豆做的實驗還遠遠沒有完成，其實這隻是剛剛開始。對於你的來信我提不出任何其他的意見，因為我對這些試驗沒有詳細的了解和認識，但是我建議你改用山柳菊再次進行試驗。”
雖然這篇論文暫時沒有得到耐格裏的肯定，但是孟德爾對自己的論文深信不疑。在他去世16年後的1900年，德國的科林斯、奧地利的切爾馬克、荷蘭的德弗斯三人分別獨立地得出了與孟德爾相似的結論，並在浩如煙海的文獻資料中找出了孟德爾的那篇文章。
孟德爾的學說終於得到了社會的肯定，從此以後，生物遺傳進入了孟德爾時代。
路易斯·巴斯德
路易斯·巴斯德，法國微生物學家、化學家，近代微生物學的奠基人。
巴斯德於1822年出生於法國侏羅省多爾市的一個普通家庭，父親是一位製革匠。小時候的巴斯德無論是才華還是長相，都不出眾，甚至很平庸，但是他學習非常努力。雖然缺乏良好的家庭環境，但他還是創造一切條件來學習。父親對兒子的學習既不鼓勵，也不反對，根本幫不了他什麼忙。經過長期的努力，21歲時，巴斯德終於跨入了法國巴黎高等師範大學的大門。三年的大學生活中，巴斯德保持了過去刻苦學習的傳統，從不滿足，不知疲倦地用知識充實著自己的大腦。
巴斯德在大學學習的是化學，但他對微生物學同樣有著濃厚的興趣，喜歡用顯微鏡觀察細小的動植物。
地球上的各種生物到底是從哪兒來的呢?世界上最新的生命又是怎麼產生的呢?對於兩個問題的回答，當時有兩種截然不同的觀點：一種觀點是“自然發生說”，認為生命是從無生物直接、迅速地產生的；第二種觀點是“胚種說”，認為世界上的一切生命都是由胚種產生的。兩種觀點的代表人物互不相讓，但無論哪一派都拿不出有力的證據來駁斥對方的觀點。
1858年，巴斯德開始進行生命自生問題的研究，到1860年已經取得了一定的成就。1860年，法國科學院向全國懸賞，征求對生物起源問題的解答。巴斯德以出色的實驗證明了“自然發生說”的不正確性，最後因此而獲獎。
1860年9月20日，巴斯德在阿爾卑斯山上進行生命起源的實驗。他隨身攜帶了許多盛有肉湯的尖頭玻璃瓶。在山腳下，他打開了20個玻璃瓶的蓋子，過幾分鍾之後再蓋上蓋子，然後再把口子封上，並在瓶子上標明當時所處的海拔高度和打開蓋子的時間；在850米的山腰與2 000米的山頂上他也如法炮製，各打開20個玻璃瓶的蓋子，然後再蓋上封好，標明高度和時間。
回到實驗室，巴斯德打開這60瓶肉湯逐一進行檢查化驗。他發現，在山腳下打開蓋子的20瓶肉湯有8瓶變質了；在850米處打開蓋子的20瓶肉湯有5瓶變質了；而在2 000米處打開蓋子的20瓶中，隻有一瓶變了質。
巴斯德據此認為空氣中確實存在胚種，並且胚種的數量與海拔的高度成反比。
然而，堅持“自然發生說”的普謝不久之後在阿爾卑斯山也做了同樣的實驗。但他們宣布的結果與巴斯德的結果截然不同，60瓶肉湯全部壞了。
巴斯德與普謝展開了爭論，但這樣的爭論不會有什麼結果的。怎樣來駁倒普謝，證明自己觀點的正確性呢?巴斯德冥思苦想，精心設計了一個實驗，他把肉湯灌進不同形狀的曲頸瓶中觀察它們的變質情況。初步實驗取得了成功。
1864年4月7日，法國科學院決定在巴黎大學公開舉行雙方觀點的辯論會並做演示實驗。巴斯德把肉湯煮沸，然後分別倒進直口瓶、曲頸瓶及其他多種多樣的開口形狀的玻璃瓶中，並且都不封口。幾天之後，人們發現，所有直口瓶的肉湯全變質了，那些曲頸瓶的肉湯則有部分變質，瓶頸彎得越厲害越不變質。而當巴斯德把肉湯搖晃到彎曲的瓶口之後，過幾天肉湯又變質了。
巴斯德的這個實驗證明了“自然發生說”的不正確性。法國科學院也認為他利用最精確的實驗，掃清了生命自生問題上的疑雲，對他頒發獎金予以重獎。
後來，巴斯德又通過一係列的實驗，解決了啤酒變酸、蠶病和牛羊群的炭疽病等實驗問題。與此同時，他還提出這些疾病的病因就是微生物在搗亂，隻要控製了這些致病微生物，疾病就可以治愈。
英國博物學家、進化論的宣傳者和捍衛者赫胥黎說：“巴斯德的發明，挽救了法國的啤酒業，製絲業和畜牧業。他給法國賺取了超過1870年普法戰爭後付給德國的5億法郎的賠款數額的財富。”
為了表彰巴斯德為法國科學事業所做出的突出貢獻，1892年12月27日，法國政府為他舉行了隆重的七十誕辰紀念活動。巴斯德在答謝詞中說：“如果科學無國界，那麼科學家必須有祖國。科學家對於他的祖國應該盡心竭力，死而後已。”最後，巴斯德發自內心地說，“我的全部光榮都屬於我的祖國。”
利斯特
把消毒法運用於外科手術的英國外科醫生利斯特，1827年生於英國伊頓。1852年，他以優異成績在倫敦大學獲得醫學學位。1861年，他在格拉斯哥皇家醫院當外科醫師達8年之久。在此期間，他創造和發展了外科消毒法。
在格拉斯哥皇家醫院，利斯特負責一個新的外科病房。當時外科手術後極高的死亡率使他極為震驚。嚴重的感染，如環疽症，是十分普遍的手術後遺症。利斯特曾千方百計將外科病房搞得十分幹淨，但仍不足以降低高死亡率。許多醫生認為醫院周圍的有毒氣體“瘴氣”是發生感染的原因。但利斯特並不相信這一說法。
1865年，利斯特讀到巴斯德關於細菌學說的論文，深受啟發。如果感染是由細菌引起的，那麼防止術後感染的最好方法是在細菌進入創口之前把它消滅。
利斯特用石碳酸消毒，並建立了一套消毒程序。他不僅在每次手術前徹底把雙手洗淨，而且確保手術用的器械和紗布嚴格消毒。每隔一段時間，他都在手術室中噴灑石碳酸。
結果，手術後死亡率大幅降低。在1861～1865年期間，男性急診病房的術後死亡率為45％。到1869年，術後死亡率下降到15％。後來，利斯特在這一領域取得了很大成就，於1912年去世，享年85歲。
利斯特第一篇關於外科消毒學的重要論文發表於1867年。他的思想沒有立即為大家所接受。1869年，他被任命為愛丁堡大學臨床外科主任。任職7年間，他名聲大噪。1875年，他赴德國講授他的思想和方法。次年，他赴美進行類似的學術訪問。但大多數醫生不相信他的方法。
1877年，利斯特出任倫敦帝國學院臨床外科部主任，任職達15年之久。在倫敦，他的外科消毒法引起了醫學界極大的興趣，並為更多的醫生所接受。在他去世前，消毒外科學的主要原理已經普遍地為醫生所采納。
利斯特以他開創性的工作贏得了許多榮譽。他擔任皇家學會主席達5年之久，他還是維多利亞女王的私人外科醫生。
利斯特的創新是外科領域的一場革命，它拯救了千百萬人的生命。今天，絕大多數患者不再因術後感染而死亡。不僅如此，由於術後感染的危險性同以前相比已大大降低，使得更多的人願意接受外科手術治療，以挽救生命。現在外科醫生能夠做更為複雜的手術，如胸腔手術。如果是在感染危險極大的100年前，他們是不會施行這類手術的。誠然，今天的無菌手術技術不同於利斯特的消毒法，但其原理基本相同，隻不過是將其推廣使用而已。
利斯特把巴斯德的思想理論加以發展和推廣利用，他的著作報告和論證使科學界相信了消毒法在醫療過程中的必要性，使外科手術的成功率大大提高。
利斯特立足本職工作，勤於思考，善於借鑒別人的理論，創立外科手術消毒法，挽救了無數生命，受到世人的讚譽。