Studia matematyczno-przyrodnicze, ich przedmiot i metoda, uformowały się w V wieku n.e., gdy ustalono kanonicznie podział artes liberales na trivium (gramatyka, dialektyka, retoryka) oraz quadrivium (arytmetyka, geometria, astronomia, muzyka). Te pierwsze były „niższe”, a te drugie – „wyższe”, bowiem prowadziły do mądrości. Według Edwarda Granta (Średniowieczne podstawy nauki nowożytnej w kontekście religijnym, instytucjonalnym oraz intelektualnym, 1996, tłum. z jęz. angielskiego Tadeusz Szafrański), w uniwersytetach „geometria i astronomia stały się już całkowicie nowymi dyscyplinami”. Przeważało zainteresowanie logiką, przedmiotami quadrivium oraz filozofią przyrody. Za Arystotelesem, którego tłumaczenia dzieł na łacinę były podstawą wykładów uniwersyteckich, wyróżniano „trzy filozofie”: przyrody, moralną oraz metafizyczną. Między filozofią przyrody a czystą matematyką lokowano scientia mediae (nauki pośrednie), polegające na zastosowaniu matematyki do analizy zjawisk naturalnych – była to optyka, astronomia czy statystyka. Integralną częścią astronomii była aż do czasów oświecenia astrologia, a z arystotelesowską teorią materii wiązano alchemię. Humaniora filologiczne znalazły się więc na drugim planie.

Jak ustalił Grant, „weryfikacja prawd w filozofii przyrody rzadko tylko dokonywana była na zasadzie odwoływania się do eksperymentów”. Mimo to umacniała filozofię przyrody „tradycja podręcznikowa” oraz encyklopedyczna. Tradycja ta wytworzyła odrębność filozofii przyrody od filozofii człowieka. Pojawiły się tezy o prymacie pierwszej nad drugą (Seneka O zjawiskach natury ). Natura była widoczna, człowiek zaś skryty, ona była jednością, a ludzie zróżnicowaną wielością. Według Granta „średniowieczni filozofowie przyrody starali się badać «zwykły bieg rzeczy», a nie ich niezwykły, czyli cudowny, przebieg. W podziwu godny sposób scharakteryzowali tę postawę zwrotem «mówiąc w sposób zgodny z naturą rzeczy» (loquendo naturaliter ) – to znaczy w kategoriach nauk przyrodniczych, a nie w kategoriach wiary czy teologii”.

Oderwanie science od human and arts wystąpiło w anglojęzycznych uniwersytetach i wspomagane było przez towarzystwa przyrodnicze. Robert Merton ustalił w 1936 roku (Purytanizm, pietyzm i nauka , tłum. z jęz. angielskiego Ewa Morawska), że nowoczesne pojmowanie nauki wprowadzono w akademiach dysydenckich (purytanie, baptyści, metodyści), zakładanych w Anglii (Durham University), następnie w koloniach amerykańskich (Harvard College, 1636). Działano pod wpływem racjonalizmu, utylitaryzmu i empiryzmu. Sprzyjał temu ideowo etos purytański. Według Alfreda Northa Whiteheada (Science and the Modern World , 1925, tłum z jęz. angielskiego Sławomir Magala), przyjmowano rozpowszechnione, instynktowne przeświadczenie, iż „istnieje jakiś porządek rzeczy, a w szczególności porządek przyrody”. Równolegle z akademiami dysydenckimi funkcjonowało Collegium Invisibile, przekształcone w The Royal Society of London for Improving Natural Knowledge. Podjęły nauczanie z zakresu nauk przyrodniczych także uniwersytety pietystów w Halle i Getyndze oraz kalwiński uniwersytet w Heidelbergu.

W polskich realiach protestantyzm nie wywarł bezpośredniego wpływu na studia z nauk matematyczno-przyrodniczych, realizowane w akademiach w Krakowie, Wilnie i Lwowie. Obowiązujące w jezuickich akademiach „reguły profesora matematyki” (umieszczone w Ratio atque institutio studiorum SJ , 1599) stwierdzały wyjątkowo lakonicznie: „Słuchaczom fizyki niech wykłada w klasie przez około trzy kwadranse Elementy Euklidesa, a do nich po dwóch miesiącach niech dołączy coś z geografii, opisu wszechświata, albo z tego, czego chętnie słuchają (…) przynajmniej co dwa miesiące jeden ze słuchaczy, w obecności licznie zgromadzonych filozofów i teologów, niech wyłoży jakiś słynny problem matematyczny. Potem, jeśli będzie trzeba, niech go się argumentuje”. Fizykę za Arystotelesem ujmowano jako naukę o całej przyrodzie, łącznie z astronomią, meteorologią, chemią, geologią, biologią, a nawet anatomią.

Zasadnicze zmiany, które promowały wiedzę matematyczno-przyrodniczą wynikały z rewolucji kopernikańskiej. Ta jednak wymagała wydłużonego okresu recepcji. W wieku XVII matematyka usamodzielnia się. Kartezjusz, Desargues i Pascal zapoczątkowali według Whiteheada „nową epokę w geometrii”. Fermat „położył podwaliny pod współczesną analizę i niemalże doprowadził rachunek różniczkowy do jego obecnej postaci”. Newton i Leibniz „udoskonalili rachunek różniczkowy jako praktyczne narzędzie wnioskowania matematycznego”. Według Whiteheada „cechą umysłowości matematycznej jest jej zdolność do radzenia sobie z abstrakcjami, wydobywania z nich precyzyjnych ciągów wnioskowań, całkowicie zadowalających, o ile pozostajemy w kręgu myślenia o tych abstrakcjach”. Jak stwierdza Jadwiga Salachowa (Studiowanie fizyki w: Poradnik metodyczny dla słuchaczy wyższych technicznych studiów dla pracujących , wyd. 2, 1972): „Charakterystyczną cechą nauk ścisłych jest ich bliski związek z matematyką. Tym właśnie, że nadają się one do argumentacji matematycznej, różnią się zasadniczo od opisowych nauk przyrodniczych (np. biologii)”.

Dopiero w końcu XVIII wieku usamodzielniła się chemia. Według Whiteheada: „Lavoisier praktycznie oparł chemię na jej współczesnej podstawie. Wprowadził zasadę, że żadna materia nie ginie ani nie pojawia się nieoczekiwanie w przekształceniach chemicznych”. Po opublikowaniu Méchanique analitique Lagrange’a „pojęcie mechanicystycznego wyjaśniania wszystkich procesów przyrody przybrało ostatecznie postać dogmatu nauki”. Filozofia przyrody stała się „matką wszystkich nauk”. Pojawił się też „matematyczny sposób myślenia”. Z fizyki wyodrębnia się historia „naturalna”, obejmująca biologię i anatomię. Pojawiają się od czasów Galileusza i Newtona doświadczenia fizyczne, co w dydaktyce całkowicie zmienia tok wykładów. Samodzielna staje się matematyka „mieszana” – ujęta we wzory, dotycząca też zagadnień mechaniki, hydrostatyki, hydrodynamiki, aerostatyki, aerodynamiki oraz optyki.

W epoce oświecenia toczy się dyskusja, czy podstawą propedeutyczną studiów mają być nadal humaniora, wsparte na klasycznych autorach, czy też nauki matematyczno-przyrodnicze. Dylemat sprowadzał się do tego, czy uczyć się „słów”, czy też „rzeczy” (Antoni Szantyr, Działalność naukowa Godfryda Ernesta Grodka w: Z dziejów filologii klasycznej w Wilnie , 1937). W konsekwencji zwycięstwa – niepełnego – nauk matematyczno-przyrodniczych podzielono w XIX wieku gimnazja na humanistyczne oraz realne. Zainteresowania kulturą antyczną dominowały zwłaszcza na niemieckich uniwersytetach. O tej przewadze decydowała kultura, tak jak o zainteresowaniu naukami matematyczno-przyrodniczymi – cywilizacja. 