到了1800年，伏打組建“伏打電池”——第一個可以使用的電池。在他的發明之前，科學家既不能真正地研究電，也不能利用電，因為他們充其量隻能於瞬間捕捉到少量靜電或瞬時放電現象。現在他們有電流了。於是，奧斯特恰好就發現了電與磁的相互聯係，1820年公布於眾。重大突破從法拉第和安培等人的實驗室及計算中頻頻傳來。19世紀的許多科學發現源於電磁理論，而電磁理論又是化學中應用電解方法的結果，這是一個極好的例證，說明一個科學新工具是如何打開瓶頸的。
電、磁和光都是物理世界中同一能量不同的表現形式。實際上，研究者發現，能量可以轉變成許多不同的形式：熱、機械運動、電和光。許多科學家相信，能量是這個世紀大統一的主題，每一件事情的答案最後都歸結於能量的統一理論。19世紀已有如此之多進展，以至於許多物理學家都相信，有待於解決的問題隻剩少數幾個了。他們宣稱，物理學的研究即將到頭，因為有待發現的東西已所剩無幾。（當然，他們錯了。）
意欲包容一切的偉大追求並不隻限於物理科學。生物學也有這樣非同尋常的原理，由達爾文和華萊士所提出，用以解釋如此多樣的物種何以形成。隨著每一次新航路的開辟，人們得以來到人跡罕至的地區，生命世界那豐富的多樣性日益令人眼花繚亂。但進化論卻有望解釋這一切。再有，孟德爾的遺傳定律對性狀的逐代傳遞機理也提供了新的見解。
然而，並不是每個人都相信，科學的統一可以通過理論的彙聚而得到。有些學者，像麥克斯韋，就認為科學的統一有賴於研究方法，而不是任何一種理論（不可思議的是，他本人正是電磁理論的創建者，而電磁理論正是有史以來偉大的統一概念之一）。特別是在英國，最常用的方法是類比或者模型，由此引出一個概念。（法國人則認為這種方法有些幼稚，過於簡單。但是在英國，不同背景的科學家都發現，通過建構一個機械模型，一係列的概念就會源源不斷出現。道爾頓、法拉第、湯姆生和麥克斯韋都發現模型非常有用。）
19世紀還見證了煉金術及其神秘主義的消亡，它曾陰魂不散，曆經許多代，阻礙科學前進的步伐，尤其體現在化學領域。到了19世紀末，不會再有化學家提起某類神秘兮兮的物質，他們的前輩稱之為“不可稱量的”物質。就在18世紀，煉金術的殘餘幾乎還在唱主角，並指導人們去探索化學反應（包括燃燒現象）的本質。熱、光、磁和電都被看成是無重量的流體，可以從一種物質流向另一種物質。它們的存在不能根據重量檢測，因為它們沒有重量。拉瓦錫已經在懷疑“燃素”說，認為這是用以解釋燃燒的另一種不可稱量物質但除此之外，其他不可稱量物質仍然是科學理論的一部分，直到19世紀，接二連三的新發現才導致更為合理的解釋方式。神秘主義的殘餘終於被科學徹底拋棄。
當科學思想越來越顯示出其力量和內在一致性時，爭論也就隨之而生。有些人不滿意於科學拋棄了長期以來擁有的信念，這些信念包括煉金術、神秘主義和占星術。許多人不願正視新理論，特別是達爾文和華萊士的進化論，在他們看來這一理論似乎與聖經的解釋唱對台戲，並且拋棄了長期公認的等級體係，於是人就成了動物世界的一部分。
歐洲社會中某些有影響的思潮也反對科學，認為科學完全扼殺創造力，刻板僵化令人壓抑。在德國，歌德和黑格爾成為主要反對者，他們把科學等同於機械論和唯物主義。18世紀末到19世紀初，唯心論和浪漫主義的德國自然哲學風行一時。在法國，隨著波旁家族在1814年東山再起，反科學的浪漫主義成為社會上流行的思維方式，正是雄辯的法國哲學家盧梭在18世紀撒下的種子從而催生了這種流行風尚。盧梭曾為理性主義的《百科全書》寫過很多文章，後來卻信奉浪漫主義，寧可捍衛主觀經驗而不是理性思想。