Начиная с 15 в. значительно усилилась роль практиков в создании науки. Художники П. Уччелло и Мазаччо разрабатывали теорию перспективы, зодчий и инженер Ф. Брунеллески был автором трактатов по прикладной оптике, механике и математике. Характерной чертой науки в И. в эту эпоху явилась связь с искусством. Единство науки и искусства ярко воплотилось в творчестве Леонардо да Винчи — учёного, инженера и художника, автора многих исследований по механике, оптике, анатомии, ботанике и др. отраслям знания.
Потребности строительства, военного дела, гидротехники, различных производств — текстильного (Флоренция), стекольного (Венеция), металлообрабатывающего (Милан) и др.— способствовали развитию прикладных наук во 2-й половине 15 и 16 вв. В 1540 появилась одна из первых работ по прикладной химии — «О пиротехнии» В. Бирингуччо; в 1548 — «Три книги о гончарном искусстве» Ч. Пиккольпассо; в 1558 — «Натуральная магия» Дж. делла Порта, своеобразная энциклопедия знаний того времени по химии, оптике, магнетизму. Наступил расцвет прикладной математики и механики. В г. Урбино работали автор трактата об архитектуре и фортификации Ф. ди Джордже Мартини, живописец и математик П. делла Франческа, математик Л. Пачоли, автор «Оснований арифметики» (1494). Там же трудились Ф. Коммандино — переводчик Архимеда, Паппа и др. греческих авторов, исследовавший вопрос о центрах тяжести тел, и его ученики Гвидо Убальди дель Монте и математик Б. Бальди. Профессор Болонского университета (с 1496) С. Даль Ферро превзошёл достижения своих предшественников в алгебре; он исследовал канонические случаи кубического уравнения, но не опубликовал своих результатов. Несколько позднее к таким же результатам пришли Н. Тарталья и Дж. Кардано. Р. Бомбелли в своей «Алгебре» (1572) дал первое обоснование простейших действий над комплексными числами.
В развитии науки этого периода в И. большую роль сыграла переводческая деятельность мостостроителя и гидротехника Дж. Джокондо (он издал труды Витрувия и Фронтина), инженера, космографа и оптика Ф. Мавролико (переводы Архимеда, Аполлония, Феодосия и др.). Ю. Скалигер издал труды Аристотеля по зоологии и Теофраста по ботанике.
С итальянским. Возрождением во многом связано возникновение геологической науки. Леонардо да Винчи, занимавшийся проектированием и строительством каналов, установил органическое происхождение ископаемых остатков, отложившихся в результате смены моря сушей. К подобным же выводам пришли в 16 в. Дж. Фракасторо, Дж. Кардано, А. Чезальпино и др. В конце 16 в. геология как наука о Земле фигурировала в трудах У. Альдрованди. Впоследствии на протяжении двух веков в геологии господствовали дилювианистские воззрения, согласно которым окаменелости возникли в результате всемирного потопа, против чего едва ли не первым выступил ещё Дж. Фракасторо.
Значительное развитие получили анатомия, физиология и медицина. Исследователи не ограничились распространением произведений древних авторов. Они ввели в практику точный эксперимент, в частности анатомирование трупов. Основоположником этого направления был Лиуции де Мондино (нач. 14 в.), «Анатомия» которого долго оставалась единственным руководством для студентов, допущенным церковью. Большую роль в становлении биологии периода итальянского Возрождения сыграл Леонардо да Винчи. В изучении человеческого тела его детальные анатомические и физиологические наблюдения находились в неразрывной связи, причём он широко применял к ним принципы механики. Разносторонний учёный Дж. Фракасторо прославился как автор сочинения «О контагии, контагиозных болезнях и лечении» (1546), в котором отвергались взгляды на «поветрия» как на причины этих болезней и высказывались предположения о передаче их невидимыми частицами. Основоположник научной анатомии фламандец А. Везалий в годы пребывания в И. (1537—43) составил знаменитый труд «О строении человеческого тела». Везалий положил начало ревизии представлений Галена. Он же ввёл новый метод преподавания с демонстрацией анатомических препаратов. Для формирования научной анатомии много сделали Дж. де Карпи, Г. Фаллопий, Б. Евстахио (Рим), Г. Азелли (Павия). М. Северино (Неаполь) стал одним из основателей сравнительной анатомии животных. Ученик Фаллопия Дж. Фабриций перешёл от анатомических проблем к исследованию функций органов. Он работал и в области эмбриологии. Огромную роль в развитии биологии сыграли географические открытия конца 15 — начала 16 вв. Наряду с описаниями растений появились их первые научные классификации. А. Чезальпино положил в основу такой классификации объективный критерий — строение и характер органов воспроизведения, выступив как прямой предшественник К. Линнея. Б. Палисси одним из первых указал на необходимость для растений минерального питания. У. Альдрованди — естествоиспытатель из Болоньи — основал ботанический сад, создал самый большой археологический и естественноисторический музей своего времени.