在近代以前，中国在许多自然科学领域中已经取得了不少重大的成果，随着西方列强的侵略和西方近代科学知识的传入，中国传统的自然科学研究遇到了前所未有的外来冲击，出现了两种发展趋势：一部分中国传统的自然科学在新的历史条件下，通过学习和借鉴西方的研究成果与方法，得到了继续向前发展的新机会，在一些方面取得了较大的成就与突破。另外一些传统自然科学研究，由于各种复杂因素的作用，在近代历史发展过程中慢慢走向衰败，最终被西方传入的近代科学所取代。在这样的过程中，中国的自然科学发展进入了近代阶段。
一、数学
数学是中国传统科学一向重视的学科之一。由于它与中国的古代农业生产有着十分密切的关系，自古以来就受到历代科学家的重视，并取得了杰出的成绩。近代以后，这一传统得到了延续，中国学者在传统数学的基础上进行研究，取得了一些成果，既在前人研究的基础上有所创新，又填补了某些数学研究的空白领域，其中有的相当于微积分的内容，有的相当于某些无穷级数的研究。加之西方古典高等数学传入我国，使中国数学走向中西汇合的道路，从而接近近代数学的研究。整个晚清时期的数学领域，中国学者人才辈出，著述如林。其中取得重大成就的有：罗士琳（1789—1853）、项名达（1789—1850）、顾观光（1799—1862）、徐有壬（1800—1860）、戴煦（1805—1860）、李善兰（1811—1882）、汪曰桢（1812—1881）、华蘅芳（1833—1902）。
首先，在传统的数学研究方面，中国学者总结了前人的研究成果，不断加以创新提高，使一些近乎失传的数学研究成果重新焕发了活力，并达到了一个新的高度。例如，罗士琳曾用了12年时间，对几乎成为绝学的元代数学家朱世杰的《四元玉鉴》进行整理挖掘，写成《四元玉鉴细草》24卷。他在原书的基础之上，补作解高次方程演算过程的具体步骤，较好地解决了原书内容艰深一般人不易理解的问题，使人们能够比较便利地领会和应用。经过他的努力，朱世杰的《四元玉鉴》终于以新的面貌重新出现在世人面前，对传播解高次方程的数学知识，发挥了较大的推动作用。同时，他的研究工作也引起了当时一些学者的注意与兴趣，“一时知算如徐有壬、黎应南，并与商榷。”[1]此外，罗士琳还继阮元之后，编著了《续畴人传》6卷，补充了《畴人传》所没有收入的以及在其成书之后涌现的44位中国数学家的传记，对总结以往的研究成果，推动数学研究向前发展做了十分有意义的工作。项名达撰写《勾股六术》一书，讨论直角三角形的勾、股、弦各边互求之法，分有术解和图解两部分，在旧有的数学研究基础上稍加变通而成，使原来纷繁复杂的三角和较诸术，变得简洁明了，有条不紊，为初学者在数学方面少走弯路，直入其间创造了条件。另外，徐有壬作《测圆密率》3卷，主要阐述三角函数和反三角函数的幂级数展开式问题，以明安图的还原术和借径术入算，设有矢、弦、切大小互求十八术，发展了前人关于三角函数的级数展开式的研究成果。戴煦在前人研究的基础上，把自己进一步钻研的成果写成了《外切密率》4卷，主要讨论了正切、余切、正割、余割四线和弧度之间的相互关系，正确创立了正切、余切、正割、余割四个级数展开式。有了这四个展开式，再加上前人对正弦、余弦、正矢、余矢展开的研究，尽管这些都是用几何方法推导的，但是与现今推导出来的结果完全一致，都是正确的。中国数学家长期以来关于“方圆互通”的研究大体上有了满意的结果。
除了继前人的数学研究成果，晚清时期中国数学家最大的成果在于对新的数学领域的探索研究，并取得了很多重大成果，使中国数学研究与近代数学研究水平进一步接近。项名达并不满足前人的工作，在计算椭圆的周长方面，创立了“零整分递加”法，将椭圆周分为若干等份，过分点向长、短轴作垂线，连接两点作为椭圆分弧的弦，用勾股定理及椭圆性质求得分弧的弦长，当分点无限增多时，分弧之弦的总和即是椭圆的周长。这是中国数学家第一次提出求椭圆周长的正确方法，与西方近代数学用椭圆积分法所得相同。在西方的微积分传入中国之前，便以其独到的思维方式，达到了微积分的思想。戴煦又对西方传入的古典数学知识进行比较深入的研究，“凡西人所述三角八线之术，皆能通其精蕴”，并且“吐其庸近之言，求最上乘”[2]，有选择地吸取西学中的精华，从中获得启示，推动自己的研究工作。在对西方传入的对数领域研究过程中，他借鉴中国传统的幂级数展开式的研究方法，于1845年和1846年写出了《对数简法》和《续对数简法》二书，创立了指数为任意有理数的二项式展开式，简化了对数表造法。而且戴煦经过独立研究创造的这个指数为任意有理数的二项定理，与牛顿二项定理基本上是一致的。后来，戴煦的主要数学研究成果合刊为《求表捷术》，此书一经刊出，就轰动了中国数学界。顾观光、邹伯奇、夏鸾翔、左潜等数学家，都从中获得启示，各自作出不同程度的研究成果。同时，此书发行后，被在华外国学者译成英文递交英国数学学会，引起了西方数学家的重视。
李善兰也是一位具有独创性的近代数学家，在一些数学研究中，匠心独运，取得了不少成果。他在自己的数学著作《方圆阐幽》中，论述了他独立创造的“尖锥术”。他用10条“当知”论述了“尖锥术”原理，并以圆为例说明“尖锥术”的内容。这些“当知”就是命题，有的实际上已经相当于定理。例如在第四条“当知”中指出：“当知诸乘方皆可变为面，并皆可变为线。”如果用现代数学的术语加以表述，可以这样说明：n为任何正整数，x为任何正数，x的n次方的数值可以用一个平面来表示，也能用一条直线段来表示。第十条为“当知诸尖锥既为平面，则可并为一尖锥”，说明同高的许多个尖锥可以合并为一个尖锥，这相当于定积分的某些原理。在《弦矢启秘》里，他用“尖锥术”论证了“正弦求弧背术”、“正切求弧背术”、“正割求弧背术”，运用了“尖锥术”证明了正弦、正切、正割的幂级展开式。这是李善兰在到上海之前，也是在西方微积分传入中国之前，他通过自己研究创造了相当于积分算法的“尖锥术”，并在圆面积、幂级数、对数原理方面予以正确应用。虽然他所创立的尖锥求积术，其理论还不够严谨，“但在微积分学未有中文译本之前，他的精心妙悟是具有启蒙意义的。”[3]正是由于他的数学研究已经接近了西方先进的微积分学的发展水平，才使他能够比较顺利地翻译西方近代数学著作。除了以上成果，李善兰还就“垛积术”进行了研究，“垛积术”是组合数学出现之前其内容属于组合数学范畴的一个研究领域。李善兰的《垛积比类》4卷就是研究这一问题的一部重要著作，书中有图、有表、有法，而图、表是其他书籍中所没有的。在此书中，李善兰归纳出闻名中外的“李善兰恒等式”，使他的数学研究达到了中国传统数学在这一领域研究的最高峰。
华蘅芳也是在数学方面具有比较突出贡献的学者之一。他所著的《开方别术》，大大简化了中国古代的开方方法，论证了“并诸商为一商”的开方理论和方法，被李善兰誉为“空前绝后之作”。他的《积较术》中提出的一些见解，与日本从外国获得的“推差新法”相似，但成书却早十余年。另外，在其他一些研究方面，华蘅芳也取得了一定成绩。这表明，即使没有西方微积分的传入，中国数学家也能通过自己的努力，使传统数学逐步由初等数学向高等数学转变。尽管中国数学家在数学研究中取得了不少成绩，但是中国的数学研究毕竟因为长期的封建社会的停滞等原因，大大落后于西方，因此，近代中国在数学领域仍然是以学习西方数学、传播西方数学知识为其进步的主要内容。
1840年，通过在华传教士和中国学者的翻译，继明末清初耶稣会士输入一些近代数学成果之后，在中国历史上又出现了一个西学传播的**。中国数学家和其他学者不仅在翻译介绍西方数学成果方面付出大量劳动，为西方近代数学知识的传播做出巨大贡献，而且在此过程中又对近代数学的某些领域进行发展和改进。李善兰通过翻译西方数学著作，掌握了不少西方的近代数学，也了解了西方的数学思想，中西数学在他的后期研究工作中得到了会通。1860年后，他的数学研究的方向转向圆锥曲线、级数和数论方面，先后著有《椭圆正术解》2卷、《椭圆新术》1卷、《椭圆拾遗》3卷以及椭圆曲线在弹道学方面的应用《火器真诀》1卷、《尖锥变法解》1卷、《天问或算》1卷、《考数根四法》1卷等著作，其中很多内容属于中西会通的精心之作。例如，《尖锥变法解》就是李善兰掌握了微积分方法与自己早期创立的尖锥术在对数上作比较写出来的。华蘅芳的数学代表作《学算笔谈》以通俗简明的语言和形象具体的例题，介绍了西方近代数学基本知识和代表当时最新成果的微积分数理及其解法，还介绍了由浅入深、循序渐进的学习数学的方法。这些都反映了中国数学家在学习、介绍、研究近代数学方面的重要活动与成绩。到近代后期，中国教育界则进一步将近代数学引入学校教育，一些西方数学著作被改编为教材，使近代数学教育在相当大的程度改变了传统的自学与师友相传授的狭隘传播方式。
二、物理学
中国人在几千年前就懂得和运用了物理学的原理，在漫长的历史发展过程中，也曾经取得过辉煌的成就。然而到了15、16世纪以后中国的物理学研究已经开始落后于西方，而且差距越来越大。西方经典物理和现代物理学直到晚清时期才被介绍到中国来。尽管如此，在近代中国物理发展史上，仍有一些学者在研究中取得了一定的科学研究成果。郑复光、邹伯奇等人在光学、力学等方面的研究，就是其中比较典型的事例。
邹伯奇像
在力学方面，邹伯奇发表了一些著作，对求物体的几何重心的有关问题进行论述，比较有代表性的为《磬求重心术》、《求重心说》。在这些著作中，他运用数学方法，对质量分布均匀的几何形的物体的重心进行推导计算，方法是正确的。他还论述了立体形的重心求法。他首先将立体分为两类：第一类是有容圆的，“凡立体各形等边、等面者，其容圆心即为重心”；第二类是“面、边不等的”，如方台、方亭、刍甍、刍童等，“剖为长方、长圆、立锥、堑堵各形求之”。就是说把立体分解为长方体、圆柱体、正锥体、直角楔形等，先分别求出它们的重心，然后再求整体的重心。这些分解体的重心是可求的，而且有理论依据，并列举了各种例子，说明几何重心的求法。但在具体做法上仍各有不同，一是四率比例法，二是悬吊法，三是几何法。虽然这不是当时的世界最高水平，但是在我国的力学发展史上不失为突出成就。
虽然在近代中国曾经产生像郑复光、邹伯奇那样的在物理学某些领域作出贡献的科学家，但是中国的物理研究毕竟是落后西方太多太久了，整个近代的中国物理学基本上还是以学习、介绍西方物理学为主要任务。在这个过程中，物理学也作为一门重要学科被列入中国普通教育之中，同时一批留学生在19世纪末20世纪初被派往国外学习，奠定了日后中国近代物理学起步的基础。
三、天文学
天文研究以其与农业生产的十分密切的关系，成为中国最早的自然科学之一。在其长期的发展过程中逐步形成具有鲜明民族特色的天文研究，在历法和天象观测方面远远领先于当时欧洲各国，在宋、元时期中国古代天文学发展到了最高峰。明代以后，中国的天文学研究陷入停顿局面，虽有耶稣会士传入一些西方的天文学知识，但是无法改变这种迟滞的趋势。
近代以后，西方的天文学知识输入国内，对中国传统的天文学产生强烈冲击，传统天文学的研究受到很大影响，但是仍然在一定程度上继续向前发展。这以顾观光的研究工作最为突出。他先后撰写了《周髀算经校勘记》、《读周髀算经书后》等论著，对成书于公元前100年左右的中国古代天文学名著进行了订正，更正了其中27处文字错误。同时还发表了他自己的看法，对原书中的天文学观点进行质疑。在《周髀算经》一书中，“盖天说”被认为是宇宙的基本形式。按照这种学说，天被想象为半球形的盖子，大地被想象为倒扣的碗，天地之间相距8万里，北斗星居天的中央，人居地之中，雨水落地，流向四个边缘，由此而形成了“天圆地方”的说法。对此，顾观光并不赞成，他认为天本是浑圆的，只是因为古人观察天象的工具及方法有局限，才使得他们认为天是平圆的。所以他们不得不以地球的北极作为天下的中央，而将表示周径里数的内衡、外衡依次环绕着这个中央。他还认为，即使古人的理论有案可考，也纯属古人观测天象作的设想，并非意味着必须用这种平圆理论来测量天地。他的探讨，对人们一向深信不疑的古理发表了不同见解，有助于后人对我国古代天文学的重新研究。他还写成了《开元占经鲁历》，十分详细地将中国历代的历法与西历、回历加以比较，探讨运用新的方法来计算古历法中闰年误差日的数值。在此书中，他用数学的“演积术”推断出公元718年由瞿昙悉达编的天文历法书《开元占经鲁历》，从上元庚子到开元二年的积年少数了3060年。他还指出了清代李锐用“何承天调日法”计算朔日余数出现的错误，并创立了一种以日法中的朔日余数辗转相减的办法，使日法在百万数以上都可以求。除了顾观光在传统天文学研究取得比较突出的成就以外，其他一些中国学者在对传统的天文学研究方面也做了不少有益的工作，在各个方面使传统的天文研究趋于完善。这些研究使中国学者重新“发现”中国编制历法时所采用的计算方法，特别是高次内乘法的采用，是可以使实际的计算十分精确的。
在致力于传统天文研究的同时，中国学者对西方近代的天文学知识也进行了介绍学习，对传播近代天文知识起到了积极的作用。魏源在《海国图志》一书当中除了介绍西方政治、经济、军事、科学技术情况以外，还对哥白尼学说进行了简短的介绍，翻译了几篇关于哥白尼学说的文章，附录了地球沿椭圆轨道绕太阳运行的图。邹伯奇作为一名多才多艺的科学家不仅在物理、数学方面有所建树，在天文学研究也是颇有成就的。他生活的年代正是中国学术界对哥白尼学说有争议的时期。他支持哥白尼学说，制作了一架太阳系表演仪，太阳在中心，有8颗行星围绕太阳运转，其中海王星是1846年发现的，在他制作的仪器上已经有个环形物套在球外，外形与土星相仿。这一仪器制作于徐建寅续述《谈天》之前。可见其对近代天文学研究的最新成果的重视与学习。他还计算了从辛酉年（1861）起的若干年内5大行星的运动情况，其中包括水星“远日之期”的预报，金星离日四十度为最明的预报，3颗以上行星会聚的时间和位置的预报，与实际情况大致是相符的。
中国近代的天文知识输入相对较早，但是近代天文研究事业却起步甚晚，因为作为这一事业需要昂贵的仪器设备和专业人才，这是贫弱的清政府无法做到的。这样，中国国内的天文台在近代基本上都是外国殖民者建立的，中国天文事业的发展带有明显的半殖民地半封建色彩。直到清政府灭亡后，中国采用公元纪年，袁世凯的北京政府才由教育部派人接管了清朝的钦天监，在此基础上建立了“中央观象台”，负责编写新的历书，由高鲁主持这项工作，常福元协助其工作。1915年，中央观象台用“中国天文学会”的名义出版《观象丛报》，月出一册，每册的前半部分是以天文为主，也包含气象、地磁、地震的文章，后半部分是气象记录。虽然这本杂志的多数文章是根据国外资料半编半译而成的，但是它的出版在一定程度上起了普及天文知识的作用，在社会上产生了一定的影响。一些人正是由于它的影响走上天文研究之路的。同时，由于它的发行，开始了中国和外国在天文出版物方面的交流，中国天文研究机构先后收到国外近百种交换的刊物，内容涉及天文、气象、地磁、地震等方面，打开了中国天文学与国际交流的渠道。除了编历和出版刊物以外，中央观象台还组织了古观象台开放展出和设置天文陈列馆，在一定程度上增强中国民众对天文知识的兴趣，为近代天文研究做了有益的推动。
四、地理学
在地学方面，近代以来，由于外国侵略的不断加紧，中国的边疆领土不断遭到外族侵略，加之学习西学的需要，全面了解包括西方各国在内的世界地理成为十分迫切的工作。因此，在复杂的社会因素作用下，近代中国地理学研究的进化、发展以较快的速度进展，并且取得了一定的成就。无论是在对中国地理、世界地理的介绍研究，还是在近代地质科学的研究都建树颇多，人才辈出。如张穆（1805—1849）、何秋涛（1824—1862）、杨守敬（1839—1915）、曹廷杰（1850—1926）、张相文（1867—1933）等，分别在不同的领域中做出了贡献。
对边疆地理的研究和对西方各国地理政情的介绍，是近代早期中国地理研究成果比较集中的一个部门。边疆地理研究的加强是近代边疆危机直接刺激的产物。对中国边疆地理的研究，尤其是对西藏、蒙古、东北的地理研究，可以在历史和事实上为国家在边境问题交涉上提供有力的历史依据，抵制英国在西藏，沙皇俄国在东北、西北的蚕食与扩张，具有十分明显的反对侵略的特征，因此成果颇多。主要的著作有张穆的《蒙古游牧记》、黄沛翘的《西藏图考》、曹廷杰的《东北边防辑要》等。张穆虽然英年早逝，但是他在地理方面的成就颇丰，受到学界很高的评价。张之洞在其《书目答问》一书中，将张穆与清代诸多著名学者相提并论，称：“地理为史学要领，国朝史学皆精于此。顾祖禹、胡渭、齐召南、戴震、洪亮吉、徐松、李兆洛、张穆，尤为专门名家。”在对历史地理的研究方面，张穆的《延昌地形志》不仅反映了北魏一代疆域的盛衰、建置的变化以及恒山、代州以北地区的地理状况，而且对原来人们奉为研究北魏地理的权威著作《魏书·地形志》的性质和存在错误作了辨析，指出，该书“纯乎东魏之志而已”。另外，他还对《水经注》进行了研究，提出了许多发现和创见。然而，张穆对地理学贡献最重要的部分，是对中国北部边疆和西北史地的研究。他的《蒙古游牧记》是清代有关北部边疆和系统记载蒙古民族地域分布的第一部地方志，记述了东起大兴安岭东侧的松辽平原，西至青海高原、新疆准噶尔盆地等西部的广大地区。书中记载的内容十分丰富，包括自然、人文、经济、社会、历史等多方面内容，对河流、湖泊等自然地理方面内容的记载尤为详细。他的著作既吸收了前人的研究成果，又增加了各种新的内容，是研究清代蒙古以及西北地区地理情况的一部极有价值的著作。曹廷杰研究边疆地理与张穆等人有相同的动机，目睹沙皇俄国在中国东北的扩张与暴行，为抵制沙俄侵略而作。他利用公务闲暇之余，或“躬亲考验”，进行调查；或“荟萃群书”，进行考订，终于在1885年完成了《东北边防辑要》、《西伯利东编纪要》两部书的写作。此二书用大量历史资料，较详细地阐述了东三省的历史地理沿革，特别是论述了明清以来东北的疆域及其管辖情况，从而有力地说明黑龙江流域自古以来就是中国领土的一部分的事实，揭露了沙俄侵略黑龙江流域的历史。它们的重点在于介绍东北的山川险要，为加强防守，抵御侵略，提供有益的参考。他称：“凡彼东海滨省所占吉江二省地界，兵数多寡，地理险要，道路出入，屯站人民总数，土产赋税大概，各国在彼贸易，各种土人数目、风俗及古人用兵足迹，有关于今日边防与夫今日吉江二省边防，可以酌量变通，或证据往事，堪补史书之阙者，皆汇入其中。”[4]除此以外，他还写了《东三省舆地图说》（又名《东三省地理志》）等著作，研究东北地理以及俄国在西伯利亚的军事布置等问题，同样还是为了东北防务。而且这些边疆地理著作中多数都附有较好的地图。
鸦片战争以后，清朝政府“天朝大国”的虚骄心理在一定程度上受到打击，一批有识之士开始着手了解西方，在这种情况下，一批介绍外国情况的地理著作便诞生了。魏源的《海国图志》，徐继畲的《瀛寰志略》，何秋涛的《朔方备乘》，邹代钧的《西征纪程》、《中俄界记》、《日本地记》、《蒙古地记》等书，就是其中的代表作。魏源的《海国图志》主要是根据林则徐的《四洲志》和自己收集的历代史志中有关外国的资料汇集而成，全书内容比较丰富，并附有地图73幅，可以说是一本世界地图集。徐继畲的《瀛寰志略》是在广泛参考国内已有的介绍西方的书籍的基础上，通过大量接触来华外国人，认真而全面地收集各国资料，“稿凡数十易，五阅寒暑”于1844年成稿，1848年在福建雕版印行。全书以地图为纲，每幅图后附有文字说明，依图立说，全面介绍了世界各大洲数十个国家和地区的地理情况。全书共分为10卷，在内容编次上，卷一至卷三为地球基础知识和亚洲各国概况，其中包括东亚、东南亚、西南亚的主要国家和地区。卷四至卷七较大的篇幅重点介绍了欧洲的英、法、俄、意、荷、比、葡、奥等10余个国家的地理情况。卷八叙述非洲各国，卷九、卷十介绍美洲各国。对各国情况的介绍，内容有详有略，大致包括地理位置、疆域政区、山脉河流、地形气候、经济物产、人种风俗、历史沿革以及政治制度等方面。它是中国近代早期比较全面概括的世界地理著作，资料新颖，内容准确，对开阔国人眼界产生了积极意义。何秋涛的《朔方备乘》原名为《北徼汇编》，主要参考图理琛所著的《异域录》以及艾儒略、南怀仁等人有关论述，对沙皇俄国的历史、地理等情况作了比较深入细致的介绍、考证，是一部了解俄国内情以及中俄关系和中国北疆事务的历史地理专著。当时的咸丰皇帝对何秋涛所著之书甚为赞赏，为此书起名为《朔方备乘》。虽然这些边疆地理和介绍西方各国的著作当中的内容有很大一部分属于历史的范畴，表明中国的地理学在当时的发展并不充分，但是作为一个研究领域，它又在原有的基础上进一步发展进步了。此外，一批对传统地理研究的总结性成果也在近代产生，从另外一个方面表明中国传统地理研究的进步。在这方面，杨守敬、熊会贞师生二人作出了突出的成绩。在传统历史地理研究方面，杨守敬的地理学，王念孙、段玉裁的文字学以及李善兰的算学，被称为清代“三绝学”。杨守敬最擅长历史地理学，《隋书地理志考证附补遗》是他的代表作。魏晋南北朝是中国历史上的大分裂时期，改朝换代异常频繁，州郡废置极为复杂，而这段时间的地理记载又相对薄弱。后来的《隋书·地理志》的内容实际上已经包括上述时期的地理，弥补了南北朝时期正史地理志的不足，是研究这一时期沿革地理的重要依据，很受学术界重视。杨守敬曾“三复其书”，发现其中的错误很多，便决定对其进行修正补充。经过细致的工作，扩充和丰富了《隋书·地理志》的内容。原文5万字，经过注释，达到了33万字，同时其间的错误与脱漏之处也得到了较好的纠正与补充，并对一些他人注释中的错误之处予以更正，成为研究这一时期沿革地理的权威之作。1904年杨守敬又与熊会贞撰成《水经注疏》80卷，1905年师生二人又编著了《水经注图》。这些成果的问世，成为中国自乾隆年间郦学兴起以来所达到的最高学术成果。即使在今天，他们的著作仍然是人们研究《水经注》必不可少的参考书。此外，他们还在历史地图的编绘方面作出了巨大贡献。到1911年，他们次第刻成了《历代舆地图》，这是中国历史上第一套朝代完整的历史地图。这套地图通贯古今，绘有城址、山川、古迹、民族、边防及邻近诸国，内容十分丰富，具有多方面的学术价值。所有地图的绘制采用经纬度制图法，以黑红二色表示古今地名，使用的比例尺较大，比以往任何历史地图详细精确。此外，在地图绘制方面，邹代钧编译和绘制了各国地图，绘图过程中均采用近代新法，并按照中国统一的比例尺绘制，以便量算图上距离。国内的地图，以胡林翼所编的地图为底本，而参考当时出版的新图；国外地图，以德国人绘制的地图为蓝本，而参考英、法各国地图。后因经费不足，仅印行了各省、各国地图共68幅，是中国第一份新法绘制的详细的中外地图。1896年，邹代钧与陈三立、汪康年等人共同发起创立了中国舆地学会，专门研究中国和世界地图的编绘。
近代中国的特殊历史环境为传统的地理研究创造了有利的条件，使得这方面研究成果十分丰硕，在传统地理研究取得较大发展的同时，近代地学在中国也得到一定的发展。随着近代教育的开展，地理作为一门普通教育课程在新式学堂中开设，近代地理逐步被引进到中国的教育当中。张相文在1901年编成中国第一部《初等地理教科书》以及第一部《中等本国地理教科书》，以后又在此基础之上，编著了中国第一部《地文学》以及第一部《最新地质学教科书》。这些书的出版，很快得到全国学界的推崇，为发展中国现代地理学奠定了初步的基础。1909年9月，在张相文的倡导之下，中国第一个研究地学的近代学术团体“中国地学会”在天津成立，张相文任会长。1912年，地学会的会址迁至北京。地学会以《地学杂志》为会刊，在这个刊物上发表了大量近代地学文章，介绍国内外地学研究状况与成果，广泛传播近代新地学知识。地学会还同英、德、法、美、荷、比、日等国的地学会进行学术交流，在一定程度上开阔了国内同行的眼界，提高了学会的研究水平。1913年6月，在章鸿钊、丁文江等人的发动筹备下，北洋政府工商部在北京设立了地质研究所，章鸿钊任该所所长。研究所设于原京师大学堂地质学门旧址，招收中学毕业生就读，修业期限为3年。这是中国第一个培养地质专业人才的高等学校，培养了中国第一代开发矿藏的地质人才。中国不少著名的地质学家如叶良辅、谢家荣、王竹泉、谭锡畴、李学清、朱捷等，均是这个地质研究所培养的。大量的地质学人才的培养，也为1922年成立的中国地质学会的产生创造了条件。经过中国地学界的不懈努力，中国的地理研究已经在极大程度上突破了传统的舆地学范围，有力地推动了中国旧地学向新地学发展。
五、医学
鸦片战争以后，西学东渐对中国许多传统的自然科学部门都产生了重大的影响，在一些研究领域中出现了极为明显的中西并存的状况，医学领域中的这一现象也是十分突出。
中国传统的中医研究在近代仍然取得了一定的成果，出现一些专门研究的著作和造诣颇深的医家。1852年，王士雄根据长期的医疗临床经验，在总结前人治疗温病成果的基础之上，认真研究探索，撰写了《温热经纬》一书。书中涉及中风、咳嗽、吐血、中暑、痢疾、阴症、老人、小儿、妇女等病症，以及用药、制剂、处方、煎服、延医等治疗方法，刊行之后，极为风行。1862年，他又重新审订了1837年的旧著《霍乱论》，对原著加以增删，改名为《随息居重订霍乱论》。书中就霍乱的病情、治法、医案、药方四个方面阐述了霍乱的症状和防治办法。此书得到社会上的高度重视，“医者奉为圭臬”。晚清时期的吴尚先吸收前人和古典医籍中有关外治的论述，并汇集民间的外治方法，集20年的行医经验，数易其稿，写成理疗外治专著《理瀹骈文》（初名《外治医说》）。这部著作以骈体文形式写成，对中国传统的中医外治方法进行了比较系统的总结，创立了若干外治的方法，其中包括药贴（膏药）、温热、水疗、蜡疗等多种治法，为中国医学采用综合治疗法做出了贡献。孙文植作《外科传薪集》，对中医外科常用的验方、外用药、膏药的配制和用法以及外科器械的使用，作了比较详细的记载，并对王洪绪的《外科全生集》作了注释、补充和修正，一百多年来一直为中医外科医家们所推崇。费伯雄也是近代著名的中医专家，著有《医醇剩义》、《医方论》、《怪疾奇方》以及《费批医学心悟》等著作。其从医一生，主张师古而不泥古，不趋奇立异，善于变通化裁古方，创制新方，有较高的临床造诣，尤其是对慢性病有深刻阐述，是近代以善治虚劳名世的医家。
在近代中国的医学方面，发展较快的是西医。在鸦片战争以前，一些传教士为了配合传教活动，开始在中国设立医院，翻译了一些近代医学著作，近代医学开始在中国出现。鸦片战争以后，西医在中国得到进一步的发展，西医的医院、诊所业务日益增多，外国资本还直接在中国兴建药厂、药房。如1853年英商首先在上海建立了老德记药房，1868年德商又办起了科发药房，1886年英商创办屈臣氏药房等，中国的西药市场几乎全部为外商所垄断。
随着西医的发展传播，中国人也逐步掌握了西医的知识和技术，开始了自己的西医活动。他们有的曾在外国医院工作过，逐渐掌握了西医治疗术，能够独当一面。像广东人邱浩川曾经给英国医生皮尔逊充当助手，并给数以万计的中国人接种过牛痘，写了一本《引痘略》。又如曾在外国医院工作过的关韬学会了做比较复杂的外科手术。另外，还有一些人通过到国外留学，学习了西医知识，成为取得了一定成绩的学者。例如，黄宽于1846年赴美国留学，后又在英国爱丁堡大学学习医学，成为我国最早接受美英教育的医务人员。他在1857年回国后，曾入李鸿章幕府，担任海关医务处医官。伍连德曾赴英国留学，获得医学博士学位。1908年回国后，任天津陆军医学校副监督，后奉命到东北办理防治鼠疫事宜，只用了4个月时间就完成了任务，得到各国医学界的普遍赞扬，并获得俄国沙皇和法国总统颁发的勋章。1911年，在中国沈阳召开了有11国参加的国际鼠疫会议，这是在中国历史上召开的第一次国际学术交流会议。会上，伍连德被推选为主席和万国鼠疫研究会会长。辛亥革命后，他又多次主持防疫工作，为中国早期防止疫病传染工作做出了贡献。金韵梅也是一位颇有造诣的医学家，1885年以第一名的身份由美国纽约大医院附属女子医科大学毕业，曾在《纽约医学杂志》发表医学论文，获得好评。1888年归国，先后在成都、厦门等地开业，1907年至1915年任北洋女医院院长，为中国培养了不少女医生。
与此同时，中国自办西医方面的教育事业也开展起来。1865年，北京同文馆中设立医学科，聘请外国教习如英人德贞等讲授解剖、生理、化学等课程，但每班人数不多，而且不能实习，没有临床经验，因此，同文馆培养的医学生并无显著成绩。1888年，李鸿章在北洋海军系统内设立了天津总医院，附设医学堂，1891年改名北洋医学堂，为中国官办医学专门学校的开始。1902年，天津创办北洋军医学堂。1903年，京师大学堂设立医学馆，1906年，改为京师专门医学堂。辛亥革命以后，北京、杭州、江苏、江西、湖北、河北、山西等地也都设立了医学专门学校，西医教育逐渐推广开来。
西医队伍的不断扩大，西医教育的不断推广，也促进了中国医学研究的发展，在发展过程中逐渐形成学术团体。1915年，中华医学会在上海成立，颜福庆为会长，并出版中英文并列的学术性杂志《中华医学杂志》，由伍连德担任总编辑。中华医学会的成立，对于近代医学在中国的传播，以及中外医学的交流发挥了重要的作用。
西医在发展和传播的过程中不可避免地与传统中医发生了激烈的冲突。一些人主张中西医结合，并将这种思想积极付诸实施，走上了非常有意义的探索之路。1844年，陈定泰运用西洋生理解剖图，考证王清任的《医林改错》中的一些说法和古传脏腑经络图，指出以往存在的失误，是近代较早将中西医的内容相结合的例子。唐宗海主张对待中西医应该“不存疆域异同之见，但求折中归于一是”，认为中西医各有所长，亦各有所短，应当相互取长补短，实行“中西汇通”，以促进医学进步。他所著的《中西汇通医经精义》（1892年成书）一书，吸收了一些西方解剖生理学知识，用以印证和说明中国古典医理。张锡纯著《医学衷中参西录》（1909），对中西医学术沟通做了大胆尝试，在使用药物方面主张中药、西药不应该相互抵触，而应该相济为用，这样可以提高疗效。因此，在临**，他采用了中药、西药配合治疗的方法。例如，治疗肺结核当时普遍采用的方式是服用或注射西药阿斯匹林，但副作用不小。张锡纯采用了阿斯匹林治疗，结合中药玄参、沙参以及生石膏等进行辅助的方法，不失为一种独特的思路。此外，恽树珏在中西医结合的问题上，主张“改进中医”，既反对在此问题上顽固地迷信国故、尊经崇古，对中医抱有故步自封的态度，又反对全盘否定中国传统医学的民族虚无主义的做法。他倡议用现代科学的方法研究中医，“取西国学理补助中医”，而不是简单地中西医“漫然杂糅”。但是，在这一时期，中国医学工作者以及有关人士在中西医结合的实践方面始终都没有取得重大成绩，客观上是当时的社会、历史条件和科技水平的限制，主观上也有“中西医汇通”学派的自身缺陷。这些提倡“中西医汇通”的人绝大多数都是中医出身，对西医缺乏系统的了解和研究，因此在汇通过程中不免有牵强附会之处，往往都是采用的偏重中医的态度，使实际工作的成效受到了制约。尽管如此，他们的尝试毕竟为后人开辟了一条积极的探索之路，对提高中国整体的医疗水平起了积极的作用。
六、植物学
在植物学方面，吴其濬[5]前后共用了7年时间，于1847年写成《植物名实图考》一书。全书7万余字，凡38卷，分12大类，记载植物达1741种，每种植物的记载着重叙述其名称、形色、味道、品种、产地、生活习性与用途等内容，并附图1800多幅，涉及的学科门类有植物学、农学、药学、林学、园艺学等方面，内容非常翔实丰富。所附之图都以实物为依据，精心绘制而成，图形清楚，线条流畅，形态逼真，堪称精品。吴其濬的《植物名实图考》，既综合了以往的学术研究成果，又不为前人旧说所限制，发展了前人的研究成果。与明代李时珍所撰写的著名的《本草纲目》相比，《植物名实图考》所收录的植物增加了519种，而且绘图更加精美准确，成为我国近代第一部药用植物志。作为近代清代最重要的一部植物学、药物学的代表作，《植物名实图考》出版后，深受国内外科学界的重视。1870年，德国人布瑞施奈德在他所著的《中国植物学文献评论》一书中认为，《植物名实图考》是中国植物学著作中有价值的作品，“刻绘尤为精审”，“其精确程度往往可资以鉴定‘科’或‘目’，甚至‘种’。”并在这本书中采用了一些《植物名实图考》中的图。明治维新后，即使在日本西学大盛之时，也对吴书大加推崇。至今很多国家图书馆都藏有此书，许多现代植物学家在考虑植物的中文名称时，仍需要利用此书或依据此书定名。