Перша половина ХІХ ст. стала періодом вагомих здобутків українських вчених у природничих науках. Спричинили це як потреби розвитку суспільства, так і відсутність перешкод з боку імперських чиновників, які не вбачали небезпеки у діяльності вчених.
Розвиткові астрономії сприяло заснування астрономічних обсерваторій у Харкові (1808 р.), Миколаєві (1821 р.) і Києві (1845). Цікаві спостереження небесних явищ було здійснено професором Харківського університету Т.Осиповським (1765–1832). А ще він був визначним математиком і створив тритомний «Курс математики», який протягом кількох десятиліть залишався основним підручником з цієї дисципліни.
Видатну роль у розвиткові хімічної науки відіграли праці професорів Харківського університету О.Ходнєєва та М.Бекетова. Чимало наукових праць із ботаніки опублікував М.Максимович. Серед них були підручники для студентів «Основи біології» та «Основи зоології», праці «Роздуми про природу», «Систематика рослин». У своїх працях учений вперше у світі сформував уявлення не лише про еволюційну теорію розвитку органічного світу, а й про клітинну будову організму. Однак відкриття українського вченого не були належним чином поціновані в Російській імперії.
Максимович походив з Полтавщини, з давнього козацького старшинського роду. З дитинства хлопець захоплювався ботанікою, фольклором та українською історією. Юнацькі вподобання визначили коло майбутніх наукових інтересів. Вищу освіту Максимович здобув у Московському університеті. Перші два роки він навчався на філологічному, а два наступні – на природознавчому відділенні. Протягом 1823–1834 рр. Максимович працював у Москві, провадив науково-педагогічну діяльність. За цей період він опублікував близько 100 наукових праць, які дістали високу оцінку європейського наукового світу. Захоплення природничими науками не заважали Максимовичу думками поринати до рідної землі. Свідченням його туги за Батьківщиною стала поява 1827 р. збірки «Малоросійські пісні». Після відкриття в Києві університету для Максимовича з'явилася реальна можливість повернутися в Україну. «Заснування нового університету,– писав він згодом,– потягло мене непереборною силою туди... де Батьківщина мого роду». У вересні 1834 р. вченого затвердили на посаді ректора Київського університету.
За неповні півтора роки свого ректорства вчений зумів чимало зробити для організації навчання. Проте діяльність Максимовича викликала незадоволення імперських чиновників, і над ученим встановили дріб’язкову опіку. Це змусило Максимовича відмовитися від посади ректора.
Наступні десятиліття свого життя вчений присвятив культурі та історії українського народу. Саме він був ініціатором створення Тимчасової комісії для розгляду давніх актів і підготував її статут. Максимович виступав проти намірів російських чиновників надати діяльності комісії проімперського характеру і використовувати зібрані матеріали для виправдовування національного гноблення українців імперією.
Після виходу у відставку Максимович постійно працював в архівах та бібліотеках. Вислідом цієї праці стали дослідження з історії Києва, Острога, Полтави, Переяслава та інших українських міст. Чимало матеріалів було зібрано вченим з історії Національно-визвольної війни українського народу проти Речі Посполитої в XVII ст., гайдамацького руху, виникнення козацтва. Максимович переклав українською мовою «Слово о полку Ігоревім». Він усіляко пропагував українську мову, підкреслюючи: «Щоб науки зріднилися з розумом народу, треба розробляти їх рідною мовою...»
Не полишав цієї позиції Максимович і під час переслідувань української мови в 60–70-х рр. Він рішуче виступав проти тих, хто заперечував існування української мови. Свою любов до Батьківщини Максимович висловив у поетичних рядках: «Не покину, поки згину, мою Україну!» Цієї клятви визначний український вчений не порушив. Помер Максимович 1873 р. у Києві. За своє життя вчений написав та опублікував понад 260 праць і творів. Гідним ушануванням пам’яті подвижника української науки стало видання його шанувальниками творів Максимовича у трьох томах.
З ініціативи Каразіна протягом 1812–1830 рр. перші метеорологічні станції було відкрито в Харкові, Києві, Миколаєві, Полтаві. За даними їхніх спостережень він уважав за можливе передбачати похолодання, бурі, посухи тощо.
Значну роль у розвиткові ботаніки, садівництва та агрономії відігравала науково-дослідна робота в ботанічних садах. Засновувалися ботанічні сади при вищих навчальних закладах. У 1804 р. було закладено найстаріший ботанічний сад Харківського університету. Окрім університетських садів, велику роботу проводив заснований 1812 р. у с.Нікіта поблизу Ялти Нікітський ботанічний сад. На західноукраїнських землях ботанічний сад існував при Львівському університеті. У садах досліджувалися рослини, вирішувалися практичні завдання з їхньої акліматизації, виведення нових сортів тощо.
Успішно розвивалася медична наука. Фундатором української хірургічної офтальмології став професор Київського університету, один з засновників його медичного факультету В.Караваєв (1811–1892). Професор Харківського університету Н.Єллінський написав двотомний підручник з основ хірургії, за яким тривалий час навчалися студенти університетів і медичних академій усієї Російської імперії.