Существенная активизация средневековой науки начинается в эпоху Высокого Средневековья, с XIII в., — времени образования европейских университетов. Освоение расширенного корпуса аристотелевских работ, пришедших на Запад в арабском переводе, ставит перед средневековыми мыслителями новые задачи. Под влиянием аристотелизма нарастает интерес к изучению природы {Альберт Великий и др.). Универсальный рационалистический синтез католического мировоззрения (вопросов догматики, космология, теории познания, антропологии, этики, социальном учении) осуществляет Фома Аквинский (1225-1274). Средневековые университеты замечательны тем, что в них были выработаны базовые ориентиры европейского образования, сохранившиеся до наших дней. Такие понятия, как лекции, экзамены, диспуты, университетские должности, ученые звания, диссертации и даже практика деления научных текстов на главы и подглавы (прямо связанная с канонами схоластики), пришли из средневекового университета. Образовалось целое сословие университетских интеллектуалов со своими традициями и образом жизни. Оплотом эмпирической науки явились университеты Парижа и Оксфорда. Роберт Гроссетест (1168-1253) занимался оптикой, развивал идеи о применении математики в физике и о необходимости экспериментальных проверок в научном продвижении. Роджер Бэкон (1214-1292) обладал внушительными познаниями в различных науках, защищал небходимость эмпирического метода в науке, совершил ряд открытий в оптике (ему приписывают изобретение очков), разрабатывал чертежи необыкновенных машин (прообраз аэроплана) и др.
Но самая серьезная трансформация средневекового мышления начинается в позднем Средневековье, XIV в. под влиянием Уильяма Оккама (ок. 1285-1349). Его учение называют номинализмом, т.к. оно признает единственной реальностью единичные вещи и отрицает существование умопостигаемых субстанций, признавая за ними статус лишь имен (от лат. потеп — «имя»). Появление оккамизма означало, по сути дела разрушение средневековой аристотелевской онтологии. Исследовательские акценты сдвигаются с умопостигаемого бытия к эмпирическим феноменам. Подрываются основы иерархической космологии, высказываются соображения об отсутствии принципиальных различий между земными и космическими явлениями.