到了1800年，伏打组建“伏打电池”——第一个可以使用的电池。在他的发明之前，科学家既不能真正地研究电，也不能利用电，因为他们充其量只能于瞬间捕捉到少量静电或瞬时放电现象。现在他们有电流了。于是，奥斯特恰好就发现了电与磁的相互联系，1820年公布于众。重大突破从法拉第和安培等人的实验室及计算中频频传来。19世纪的许多科学发现源于电磁理论，而电磁理论又是化学中应用电解方法的结果，这是一个极好的例证，说明一个科学新工具是如何打开瓶颈的。
电、磁和光都是物理世界中同一能量不同的表现形式。实际上，研究者发现，能量可以转变成许多不同的形式：热、机械运动、电和光。许多科学家相信，能量是这个世纪大统一的主题，每一件事情的答案最后都归结于能量的统一理论。19世纪已有如此之多进展，以至于许多物理学家都相信，有待于解决的问题只剩少数几个了。他们宣称，物理学的研究即将到头，因为有待发现的东西已所剩无几。（当然，他们错了。）
意欲包容一切的伟大追求并不只限于物理科学。生物学也有这样非同寻常的原理，由达尔文和华莱士所提出，用以解释如此多样的物种何以形成。随着每一次新航路的开辟，人们得以来到人迹罕至的地区，生命世界那丰富的多样性日益令人眼花缭乱。但进化论却有望解释这一切。再有，孟德尔的遗传定律对性状的逐代传递机理也提供了新的见解。
然而，并不是每个人都相信，科学的统一可以通过理论的汇聚而得到。有些学者，像麦克斯韦，就认为科学的统一有赖于研究方法，而不是任何一种理论（不可思议的是，他本人正是电磁理论的创建者，而电磁理论正是有史以来伟大的统一概念之一）。特别是在英国，最常用的方法是类比或者模型，由此引出一个概念。（法国人则认为这种方法有些幼稚，过于简单。但是在英国，不同背景的科学家都发现，通过建构一个机械模型，一系列的概念就会源源不断出现。道尔顿、法拉第、汤姆生和麦克斯韦都发现模型非常有用。）
19世纪还见证了炼金术及其神秘主义的消亡，它曾阴魂不散，历经许多代，阻碍科学前进的步伐，尤其体现在化学领域。到了19世纪末，不会再有化学家提起某类神秘兮兮的物质，他们的前辈称之为“不可称量的”物质。就在18世纪，炼金术的残余几乎还在唱主角，并指导人们去探索化学反应（包括燃烧现象）的本质。热、光、磁和电都被看成是无重量的流体，可以从一种物质流向另一种物质。它们的存在不能根据重量检测，因为它们没有重量。拉瓦锡已经在怀疑“燃素”说，认为这是用以解释燃烧的另一种不可称量物质但除此之外，其他不可称量物质仍然是科学理论的一部分，直到19世纪，接二连三的新发现才导致更为合理的解释方式。神秘主义的残余终于被科学彻底抛弃。
当科学思想越来越显示出其力量和内在一致性时，争论也就随之而生。有些人不满意于科学抛弃了长期以来拥有的信念，这些信念包括炼金术、神秘主义和占星术。许多人不愿正视新理论，特别是达尔文和华莱士的进化论，在他们看来这一理论似乎与圣经的解释唱对台戏，并且抛弃了长期公认的等级体系，于是人就成了动物世界的一部分。
欧洲社会中某些有影响的思潮也反对科学，认为科学完全扼杀创造力，刻板僵化令人压抑。在德国，歌德和黑格尔成为主要反对者，他们把科学等同于机械论和唯物主义。18世纪末到19世纪初，唯心论和浪漫主义的德国自然哲学风行一时。在法国，随着波旁家族在1814年东山再起，反科学的浪漫主义成为社会上流行的思维方式，正是雄辩的法国哲学家卢梭在18世纪撒下的种子从而催生了这种流行风尚。卢梭曾为理性主义的《百科全书》写过很多文章，后来却信奉浪漫主义，宁可捍卫主观经验而不是理性思想。
有些知名的19世纪作家，诸如德斯塔尔夫人（Mme de Staёl，1766—1817）和卡特布朗德（Rene de Chateaubriand，1768—1848）嘲笑“整个一帮数学家”，而法国诗人拉马丁（Alphonse de Lamartine，1790—1896）则陶醉于人类情感的力量，傲慢地写道：“数学是人类思想的锁链。我自由自在地思考，从而挣脱了这些锁链。”浪漫主义者认为人类情感和个人主义是一切创造力的源泉，他们把宇宙看成是一个有机体，而不是机器。他们看重具有主观性的“心灵”和想象能力，拒绝更具客观性的科学思维。英国诗人济慈（John Keats，1795—1821）如此表达浪漫主义的心声：他“只确信内心的感受和想象的真实。想象中认为美的就一定是真实的……”。
有关进化论的激烈争论表明，科学与根深蒂固的信念之间已在开始发生一场较量。许多人对达尔文的解释感到心神不安，因为这一解释暗示，自然界众多物种都是通过自然选择而从共同祖先演变而来。英国几乎每份保守的报刊都登载过漫画，讽刺达尔文和他的支持者赫胥黎，把他们画成猿、猴或大猩猩。但媒体对此的高度关注恰恰表明它们在大众心目中的地位。
16世纪哥自尼的时代已经远去，那时只有少数几个受过教育的学者有望跟踪科学提出的辩论，大众不会有此兴趣。当科学，或者至少科学的一个公开角色，成为公众瞩目的焦点时，这就是一个激动人心的时代。随着岁月——和发现——不断向前推进，焦点的强度也将随之增加。
结论
还有多少是未知的
幸运的是，科学，就像它所属于的自然界，既不受时间限制，也不受空间限制。它属于世界，没有国家也没有年代。我们知道得越多，就越感到自己的无知，越感到还有更多仍然是无知的……
——戴维（Humphry Davy，1778—1829）
19世纪在科学史上是一个辉煌的时代，在这个时期里，诸多重大发现打开了新世界的大门，其中有：原子理论和几十种新元素，热力学、电和电磁学，多样化的、演变的物种和恐龙骨骼，动植物细胞和传染疾病的微生物。新工具和新方法不断涌现，例如电解和光谱仪，提供了通向元素、恒星和宇宙之门的钥匙。科学家相互启发（如法拉第与戴维，麦克斯韦与法拉第），互相竞争优先权（如戴维和周围几乎每个人），互相尊重（如达尔文和华莱士）以及诚恳地辩论（如赫胥黎和莱伊尔、阿加西等人的辩论），使科学思想百花齐放。这是一个科学终于使自己成为一门职业的时代。
但是到19世纪末，科学的核心已濒于变革的边缘。道尔顿、法拉第、威耶、麦克斯韦和亥姆霍兹所认定的绝对的终极真理，一种高贵的追求，看来将经受重大冲击。19世纪90年代正当新生一代就要脱颖之际——普朗克、卢瑟福、玛丽·居里、伦琴（Wilhelm KonradROntgen，1845—1923）、玻尔（Niels Henrik David Bohr，1885—1962）和爱因斯坦，有某些绝对的东西似乎稳定不变：牛顿力学和它的三维空间及线性时间、热力学定律、被以太所包围的麦克斯韦电磁波。但是，20世纪的到来却带来了一种非同寻常的，令人难以置信的变化。也许所接触到的只是科学冰山之一角。
当普朗克在19世纪70年代末学习物理学时，他的一位老师曾劝他不要进入这一领域，因为在这一领域，只有少数几个遗漏的问题没有解决，总的说来，主要的发现都已经做出了。但是，后来证明，科学确实与它所考察的时间与空间一样，是无限的，而上文戴维的话，在19世纪末仍与19世纪初一样有效，直到今天这句话也仍然有效。