Durante el siglo XVII se transforma la naturaleza misma del conocimiento: se trata de penetrar en las intenciones de la Naturaleza, de captar los fenómenos y de unirlos por leyes. No se pretende estudiar la Naturaleza, sino saber cómo funciona, cómo se puede descifrar. Para conseguir este nuevo enfoque es preciso disponer de un sistema de signos apropiados que permitan analizar, ordenar y medir los objetos. Nada mejor que las Matemáticas y Física para lograr el lenguaje adecuado. Desde Aristóteles, la Ciencia es un todo homogéneo en la que los fenómenos naturales se explicaban sin apelar a una causa externa, sino mediante una somera y simple descripción de los fenómenos y formas. Con Descartes se abandona esta concepcion generalista y aparece el binomio causa/efecto en la explicación y el análisis de los sistemas naturales. Este tipo de enfoque alcanzará su máxima expresión con Isaac Newton (1647-1727): a la materia y al movimiento que constituía el mundo de Descartes, Newton añade el espacio, un vacío en el que se mueven las partículas. Lo que va a mantener las partículas en su lugar, lo que las une entre sí para formar un universo coherente, es la atracción o «afinidad", término que ya antes había sido empleado por San Alberto Magno.

La Química iniciará de forma discreta su historia moderna con los trabajos de Jean Baptiste van Helmont (1577-1644) iniciador de la llamada «química neumática» o de los gases. Para sus estudios utilizó el término "chaos", que pronunciado con fonética flamenca se convierte en el conocido y usado término "gas". De esta época son también los trabajos del irlandés Robert Boyle (1627-1691) y el francés Edme Mariotte (1630-1684) sobre la relación entre el volumen y la presión de los gases. Ambos, de forma independiente, descubireron lo que se conoce como la "ley de Boyle-Mariotte". Además, Boyle suprimió el artículo "al" del término árabe alquimia en su libro "El Químico escéptico", lo que históricamente marca el fin de la Alquimia y el comienzo de la Química.

En cuanto al estudio de los seres vivos, durante esta época empiezan a vislumbrarse dos disciplinas: por un lado la Fisiología, procedente de la Medicina y por otra parte la Historia Natural, íntimamente relacionada con la diversidad y clasificación de los objetos del mundo. La Historia Natural se desarrolla progresivamente favorecida por el estudio sistemático del análisis de estructuras, hasta alcanzar su mayoría de edad con Linnée en el siglo XVIII. En cambio, la Fisiología sufrirá de lleno la fiebre mecanicista de la época que limitará su desarrollo: los seres vivos están compuestos por una diversidad de órganos que funcionan como máquinas, y la Fisiología sólo tiene que vislumbrar cómo se engranan unos con otros. El mecanicismo a ultranza se acabó transformado en materialismo, puesto que no se descubría ninguna justificación a la finalidad de los seres vivos. Esta finalidad era conocida como "alma", "inteligencia" o "fuerza vital" según las creencias religiosas de los diversos científicos.

El juego de relaciones que se establece entre los átomos por atracción o afinidad propuesto por Newton recala de forma peculiar en la noción de ser vivo. A mediados del siglo XVIII empieza a denominarse a los seres vivos «seres organizados», «cuerpos organizados», «partículas vivientes» según Maupertius y «moléculas orgánicas» según Buffon. Estos términos jugarán para los seres vivos un papel idéntico al de los átomos para las cosas. Del mismo modo que la disposición del átomo fija la forma y la cantidad de las cosas, la disposición de las partículas vivientes (moléculas orgánicas) determina el aspecto y propiedades de los seres vivos.

El estudio de la Química Neumática (de los gases) hizo resurgir la teoría corpuscular de la materia, y con ello, las cuestiones relacionadas con el peso en las combinaciones entre sustancias. Fueron los trabajos del ruso M.W. Lomonossoff (1711-1765), considerado como el padre de la química-física, de H. Cavendish (1731-1810), y de J. Priestley (1733-1804) los que abrieron el camino al francés A. L. Lavoisier (1743-1794) para explicar correctamente el fenómeno de la combustión y elaborar la "ley de conservación de masas". J. L. Proust (1754-1826) a tenor de los resultados de Lavoissier, formuló la "ley de las proporciones definidas" para una reacción química. Con Lavoisier se inicia una nueva etapa de la Química que salpicará de lleno a otras disciplinas como la Fisiología, aún anclada en el mecanicismo a ultranza de Harvey. La Fisiología progresa en sus análisis porque se aplican los conceptos y los métodos de la Química y de la Física: el ser vivo dejará de ser una mera yuxtaposición de órganos más o menos complejos y se convierte en un conjunto de funciones que responden a exigencias e interdependencias precisas. Por ejemplo, los estudios sobre la respiración de los animales son analizados según términos exclusivamente físico-químicos, de forma análoga a los efectuados sobre la combustión.

La obra de Lavoisier tiene una preocupación constante por el lenguaje, por encontrar las palabras justas que describan los distintos hechos experimentales. Esta preocupación semántica le lleva a la tarea gigantesca de homogeneizar y racionalizar el lenguaje y la nomenclatura química que hasta el momento era extraordinariamente vaga, confusa y heterogénea. Lavoisier clasifica las distintas clases de sustancias y les da una nomenclatura racional. La Química se constituye en ciencia, con sus técnicas, su lenguaje y sus conceptos propios, y adquiere unas generalizaciones simbólicas a las que todos los químicos pueden referirse. Guiados por las nuevas ideas adquiridas, el francés Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) dio a conocer la "ley de los volúmenes de combinación". La teoría atómica de J. Dalton (1776-1844) explica estas leyes y da origen a la notación química desarrollada posteriormente por J. Berzelius (1779-1848). Esta nomenclatura es una escritura universalmente aceptada y que será muy útil en el desarrollo subsiguiente de la Química. A finales del siglo XVIII, tras permanecer ignorado durante 50 años, resurge el principio de Avogadro (1811) que permite establecer y diferenciar los conceptos de átomo y molécula, y sentará las bases para la determinación de los pesos atómicos y moleculares, tarea ardua que fue elegantemente resuelta por Cannizaro en 1858.

En lo concerniente a la Historia Natural, Lamarck (1744-1832) introduce un corte radical entre los objetos del mundo: distingue el mundo inorgánico (no viviente, inanimado, inerte) y el mundo orgánico (lo que está vivo: respira, se nutre y se reproduce). Berzelius sugiere en 1807 que las sustancias características de los organismos se llamasen orgánicas, y las características del medio no viviente, inorgánicas. La división marcada por Lamarck y Berzelius provoca otra en el seno de la Química: la química mineral y la química orgánica. En cambio, se considera que en los seres vivos existe una fuerza particular capaz de determinar un cambio de forma y de movimiento de la materia: la "fuerza vital". Diversos autores empiezan a utilizar el término Biología refiriéndose a la ciencia que estudiará «todo lo que realmente es común a los vegetales y a los animales, así como todas las facultades que son propias a cada uno estos seres». Así, a finales del siglo XVIII, la división entre lo orgánico y lo inorgánico es tan profunda que parecen mundos irreconciliables.