建立经典力学体系。17世纪，伽利略研究地面上物体的运动规律，牛顿在此基础上把地面上物体的运动和天体运动统一起来，揭示了天上地下一切物体的普遍运动规律。确立能量转化和守恒定律。随着卡诺、克劳修斯等人的研究，经典热力学和经典统计力学正式确立，从而把热与能、热运动的宏观表现与微观机制统一起来。确立统一电磁场理论。麦克斯韦在库伦、安培和法拉第等物理学家研究的基础上，把电、磁和光统一起来，预言了电磁波的存在。建立新的时空观。爱因斯坦创立狭义相对论，将物理学扩展到高速运动领域。发展量子力学。普朗克在介是黑体辐射的实验规律时提出了量子论假设，经爱因斯坦、波尔和薛定谔等人的努力，将物理规律扩展到微观领域。