有机化学是19世纪化学的又一重大研究成果，19世纪的有机化学被称为经典有机化学。有机化学又称为碳化合物的化学，是研究有机化合物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学，“有机化学”这一名词于1806年首次由“有机化学之父”贝采里乌斯提出的，当时是作为“无机化学”的对立物而命名的。由于科学条件限制，19世纪初有机化学研究的对象只能是从天然动植物有机体中提取的有机物。因而许多化学家都认为，在生物体内由于存在所谓“生命力”，才能产生有机化合物，而在实验室里是不能由无机化合物合成的。
1824年，德国化学家维勒从氰经水解制得草酸；1828年他无意中用加热的方法又使氰酸铵转化为尿素。氰和氰酸铵都是无机化合物，而草酸和尿素都是有机化合物。维勒的实验结果给予“生命力”学说第一次冲击。此后，乙酸等有机化合物相继由碳、氢等元素合成，生命力学说才逐渐被人们抛弃。
1858年，德国化学家凯库勒和英国化学家库珀等提出价键的概念，并第一次用短划“—”表示“键”。他们认为有机化合物分子是由其组成的原子通过键结合而成的 由于在所有已知的化合物中，一个氢原子只能与一个别的元素的原子结合，氢就选作价的单位。一种元素的价数就是能够与这种元素的一个原子结合的氢原子的个数，凯库勒还提出在一个分子中碳原子之间可以互相结合这一重要的概念。有机化合物在结构测定以及反应和分类方面都取得很大进展。但价键只是化学家从实践经验得出的一种概念，价键的本质尚未解决，但它为20世纪初解决这个问题奠定了基础。
19世纪的生物学有相当高度的发展，其中著名的是达尔文的进化学与孟德尔的遗传学说，以及细胞学说。达尔文主张生物界物种的进化及变异是以天择的进化作为其基本假设，以性别选择和生禀特质的遗传思想来作辅助。1859年，达尔文的《物种起源》的出版，震动了整个学术界和宗教界，强烈地冲击了《圣经》的创世论，达尔文的《物种起源》提出生物进化论学说，对宗教“神造论”和林奈与居维叶的“物种不变论”发起一场革命，由于进化论违反《圣经》里的创世论，所以自问世以来，一直是宗教争论的焦点。
在达尔文之前有拉马克的用进废退论，拉马克在活力论的影响下，认为生物进化有一个既定的路线和方向而不论外界环境如何变化。后人把拉马克对生物进化的看法称为拉马克学说或拉马克主义，其主要观点是：物种是可变的，物种是由变异的个体组成的群体；在自然界的生物中存在着由简单到复杂的一系列等级，生物本身存在着一种内在的“意志力量”驱动着生物由低的等级向较高的等级发展变化；生物对环境有巨大的适应能力，环境的变化会引起生物的变化，环境的多样化是生物多化的根本原因；环境的改变会引起动物习性的改变，习性的改变会使某些器官经常使用而得到发展，另一些器官不使用而退化；在环境影响下所发生的定向变异，即后天获得的性状，能够遗传，如果环境朝一定的方向改变，由于器官的用进废退和获得性遗传，微小的变异逐渐积累，终于使生物发生了进化。
达尔文在1859年出版的《物种起源》一书中系统地阐述了他的进化学说。达尔文自己把《物种起源》称为“一部长篇争辩”，它论证了两个问题：第一，物种是可变的，生物是进化的，进化论从此取代神创论，成为生物学研究的基石。第二，自然选择是生物进化的动力。生物都有繁殖过盛的倾向，而生存空间和食物是有限的，生物必须“为生存而斗争”。在同一种群中的个体存在着变异，那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来，并繁殖后代，不具有有利变异的个体就被淘汰。如果自然条件的变化是有方向的，经过长期的自然选择，微小的变异就得到积累而成为显著的变异，由此可能导致亚种和新种的形成。
由孟德尔建立的经典遗传学是孟德尔根据豌豆杂交实验的结果提出的遗传学中最基本的定律，19世纪50－60年代，奥地利牧师、业余科学家孟德尔在捷克的一所修道院里，对于豌豆观察研究了8年，从而发现了生物遗传的规律。后来，人们尊称他为“遗传学之父”。但是，他的这一发现并不能被当时的人所理解，直到20世纪，人们才能理解他的发现的意义。根据豌豆各种各样的生长变化，孟德尔向人们展示了什么是遗传的显性定律、分离定律和独立分配定律。
显性法则是孟德尔将高茎种子培育成的植株的花朵上，授以矮茎种子培育成的植株的花粉，在矮茎植株的花朵上授受以高茎植株的花粉，但两者培育出来的下一代都是高茎品种，这就是显性法则。孟德尔将这批高茎品种的种子再进行培植，第二年收获的植株中，高矮茎均有出现，高茎:矮茎两者比例约为3:1。除了对豌豆茎高以外，还根据豌豆种子的表皮是光滑还是含有皱纹等几种不同的特征指标进行了实验，结果比例也为3:1，这就是分离定律。孟德尔将豌豆高矮茎，有无皱纹等包含多项特征的种子杂交，发现种子各自的特点的遗传方式没有相互影响，每一项特征都符合显性原则以及分离定律，这被称为独立分配定律。
细胞学说指出，细胞是1838~1839年间由德国植物学家施莱登和动物学家施旺最早提出，直到1858年，德国科学家魏尔肖提出细胞通过分裂产生新细胞的观点才较完善。它是关于生物有机体组成的学说，细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性，以及在进化上的共同起源。
细胞学说的内容包括：细胞是一个有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；所有细胞在结构和组成上基本相似；新细胞是由已存在的细胞分裂而来；生物的疾病是因为其细胞机能失常；.细胞是生物体结构和功能的基本单位；生物体是通过细胞的活动来反映其功能的；细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用。
细胞学说的意义在于：揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。揭示了生物间存在着一定的亲缘关系，阐明了现代生物的细胞都是远古生物细胞的后代，小小的细胞内部，凝聚着数十亿年基因的继承和改变。使人们意识到植物界和动物界有着共同的结构基础，从而在思想观念上打破了在植物学和动物学之间横亘已久的壁垒，也促使积累已久的解剖学、生理学、胚胎学等学科获得了共同的基础，这些学科的融通和统一催生了生物学的问世。标志着生物学研究进入细胞水平——细胞是生命活动的基本单位，极大地促进了生物学的研究过程，细胞分裂产生新细胞的结论不仅解释了个体发育，也为后来达尔文生物进化论、自然选择学说的确立奠定了基础。
19世纪地质学的重要成果是地质演化理论。到了19世纪，岩石学、地层学和古生物学皆取得了重大突破，当时的地质学家和博物学家基本上都承认，化石是一度存在过的生物遗骸，是地质和生物过程结合的产物，英国的地层学之父史密斯还进一步发现，地层及其所含化石呈现出有规律的迭置，因此，即使相隔很远的地层，也可以根据所含化石来确定其上下关系和生成的地质年代，史密斯的外甥菲利普斯根据这一原理将岩层进行了划分，建立了岩层划分的基本框架。
标志近代地质学演化理论体系化的，是英国地质学家赖尔在1830～1833年间出版的《地质学原理》一书。这部书的副标题是“以现在还在起作用的原因试释地球表面上以前的变化”，书中吸收了同时代诸多地质学家特别是赫顿的思想，总结了大量的地质学知识，考究了地壳升降、火山、洪水、冰川等地质作用，系统阐述了地质均变论的概念。他认为，一个地区的火山岩往往是多期形成的，每一期内往往又是多次喷发和溢流的火山物质造成岩石，考虑到时间长、次数多的因素，每次火山爆发并不都是很强烈的。他还认为，散布在沉积岩地层中的无数同类化石，意味着同一物种曾经继续了许多世代，与其同时生成的地层不会是短期内形成的，这清楚地表明，地质形成是一个长期的演化过程。
（未完待续）
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