Durante o século XVI, fatores como o êxodo dos sábios bizantinos para o Ocidente, depois da conquista de Constantinopla pelos turcos, e a invenção da imprensa propiciaram novo impulso ao estudo da natureza em geral e da biologia em particular. O anatomista flamengo Andreas Vesalius ensinou na Universidade de Pádua, onde realizou estudos anatômicos, relatados na obra De humani corporis fabrica libri septem (1543; Sete livros sobre a estrutura do corpo humano). No campo da fisiologia, o espanhol Miguel Servet iniciou o estudo da circulação sangüínea, concluído no século XVII pelo inglês William Harvey.

Por essa época foram publicados tratados de zoologia, como o do suíço Conrad Gesner, que incluía estudos anatômicos desenhados por Albrecht Dürer, e descreveram-se a flora e a fauna das mais longínquas regiões. Ante a grande quantidade de plantas e animais que iam sendo registrados, tornou-se necessário aperfeiçoar os sistemas de classificação. Andrea Cesalpino, botânico italiano, procurou estabelecer um sistema de diferenciação das plantas baseado na estrutura de flores, sementes e frutos. Estabeleceu assim as primeiras hipóteses sobre os mecanismos de reprodução dos vegetais. O suíço Gaspard Bauhin concebeu um sistema em que atribuía a cada planta dois nomes: o genérico e o específico. A montagem de herbários, a que se incorporavam as plantas trazidas por viajantes ou por expedições científicas, contribuiu bastante para o desenvolvimento da botânica nessa época. Também foi fundamental a criação de jardins botânicos, geralmente ligados a universidades, como os de Pisa, Bolonha, Leyden, Oxford e Paris.