Период создания основ современной науки (конец 16 — конец 18 вв.).
С конца 16 в. наука И. занимала лидирующее положение в Европе. Борцом против схоластики был мыслитель и учёный Дж. Бруно, развивший гелиоцентрическое учение Н. Коперника. Работы итальянского учёного Г. Галилея имели огромное значение для всего естествознания, в особенности для утверждения гелиоцентрической системы мира. Сконструированный им телескоп ознаменовал новую эру в астрономии. Деятельность Галилея способствовала развитию экспериментального направления в естествознании. Успехи техники содействовали формированию нового типа учёного, независимого от университетской среды, где преобладали защитники схоластики. Академии (созданные в И. в 15—17 вв.), действовавшие независимо от университетов, способствовали развитию естественнонаучных воззрений. Телезианская академия (Неаполь), названная по имени философа и учёного Б. Телезио, много сделала для борьбы со схоластическим аристотелизмом. Академия деи Линчеи, основанная в 1603 (ныне Национальная академия деи Линчеи), объединила выдающихся экспериментаторов; в её работах участвовал Галилей. Его традиции поддерживала и флорентийская Академия дель Чименто, однако она была упразднена под давлением церковных властей. Членами этой академии были Ф. Реди (доказавший несостоятельность идеи «самозарождения жизни»), датчанин Н. Стено (один из основателей кристаллографии и геологии), астроном Дж. Кассини, ученик Галилея Вивиани. Значительны заслуги др. учеников Галилея: Б. Кастелли (работы по гидротехнике); Б. Кавальери (развитие интеграционных методов Архимеда); Э. Торичелли (открытие атмосферного давления, изобретение ртутного барометра и более совершенного микроскопа, разработка исчисления бесконечно малых). В 17 в. в И. сформировалось одно из направлений биологии —
В 17—18 вв., в условиях политической раздробленности, экономического упадка итальянского государств, а затем австрийского владычества, наука И. утратила ведущее положение в европейском естествознании. После процессов над Галилеем католическая реакция способствовала попыткам интерпретации новых открытий с позиций традиционного аристотелизма. Так, открытие дифракции света Ф. Гримальди не получило адекватного истолкования. Не были правильно оценены результаты экспериментальной проверки галилеевых законов падения, проведённой Дж. Риччоли. В основном описательный характер носили развивавшиеся биологические науки. Выдающееся значение имели работы Дж. Морганьи (основоположник патологической анатомии), Дж. Бальиви (установил различие между гладкими и поперечнополосатыми мышцами), А. Кокки (основатель Флорентийского ботанического общества), Ф. Фонтана (известный пневмохимик). Л. Спалланцани, следуя за Ф. Реди, рядом опытов (нагрев в запаянных сосудах) опроверг теорию о самозарождении даже микроскопических организмов. Он первым произвёл искусственное оплодотворение млекопитающих, исследовал оплодотворение (и регенерацию) у амфибий, экспериментально доказав роль семени в этом процессе.
В начале 18 в. с критикой теологических трактовок истории Земли (в частности, дилювианистских концепций английских авторов), выступил А. Валлиснери, составивший общий очерк осадочных напластований И. Его последователь Л. Моро изучал также вулканическую деятельность и землетрясения. Созданную последним «Теорию Земли» комментировал Ч. Дженерелли, который развил представление о постоянно идущем горообразовании. К 18 в. относится зарождение морской геологии (Марсильи, В. Донати); исследуется также речная эрозия как причина происхождения долин (Тарджони). В 1759 Дж. Ардуино подразделил все геологические образования И. на первичные, вторичные, третичные, а также четвертичные, что легло в основу последующей стратиграфической шкалы для всего мира. К концу 18 в. относятся первые попытки использования палеонтологических остатков для установления относительного возраста содержащих их пластов (Сольдани).