明治时代的植物学与江户时代的本草学之间的关系极其密切。1868年明治政府接收了幕府的植物园即小石川的御药园，改称为大病院附属御药院。1877年它附属于东京大学，1886年（明治19年)改为帝国大学植物园，附属于理学院，植物学教研室迁到园内。次年为研究高山植物，在日光设立分园。小石川的植物园对培养日本植物学家起了相当大的作用。
1871年(明治4年)文部省内设博物局，专管博物馆和植物园1873年博物局改为博览会事务局，其中博物科有动物、植物和矿物三个部门，分别管理研究学问，收集标本和陈列展品。1882年(明治15年)新建的博物馆竣工，1900年改为帝室博物馆，由宫内省管辖。1923年关东大地震，东京博物馆被毁，次年将帝室博物馆的自然科学展品让给东京博物馆时，展品达9.3万余件。日本博物馆在普及科学知识方面起了很大的作用。
博物学启蒙读物有田中芳男的《动物挂图》(1872—1877)和野职憨的《植物挂图》(1873—1878)。杂志有博物局出版的《博物杂志》(1879年创刊)、东京动物学会的《动物学杂志》(1888年创刊)等，登载了质量很高的论文。著作有白井光太郎的《日本博物学年表》(1891年)、松村松年的《日本昆虫学》(1899年)、岩崎重三的《日本矿石学》(1901年)、三好学的《植物学讲义》(1899年)、藤田经信的《日本水产动物学》(1902年)、饭田启的《海洋动物学》(1902年)等。
二、工学日本工学是在幕末至明治引进欧美工业技术成果和自然科学知识的基础上成立的。明治维新时，英国产业革命已经完成，第二次产业革命正在开始。所以日本一开国就吸收英国以轻工业为中心的第一次产业革命技术成果，同时又被卷入英、德、法、美等第二次产业革命的浪潮中。第一、二次产业革命同时进行是构成日本产业技术和工学的特征。幕末大量输入的洋学知识以及明治维新由国家大力移植的近代科学技术，对日本工学的发展具有重大意义。
1、军事工学。明治政府在富国强兵政策的指导下，1869年(明治2年)设立兵部省，内设兵器局，重新整顿藩营军事工厂。1877年(明治10年)建成陆军二大工厂(东京、大阪)和海军二大工厂(筑地、横须贺)，同时招聘外籍技术人员，大量派留学生到外国学习军事技术。明治初期在造船工业上始终限于维修，兵舰主要在英国建造。1884年(明治17年)以后，日本才开始有钢制商船(如“筑后川丸”)。1896年(明治29年)施行造船航海奖励法，大大促进了造船工业。1898年(明治31年)三菱长崎造船所建成日本钢制邮船“常陆丸”(6200吨，2000匹马力)。甲午战争以后，日本造船技术有了显著进步。1897年宫原二郎发明了宫原式水管锅炉，1903(明治36年)正式被海军采用。1907年(明治40年)战舰“安艺”、“伊吹”在吴海军工厂建成。1908年(明治41年)三菱长崎造船所建成的“樱花丸”上安装着日本最早的国产汽轮机和宫原式锅炉。但日本造船技术的真正独立是在第一次世界大战以后。
在枪炮、火药制造技术方面，1880年(明治13年)村田经芳发明村田式步枪。后来继续改进，至1906年(明治39)发展成三八式步枪、骑兵枪、机关枪。1885年(明治18)大贩炮兵工厂开始生产意大利式野战炮(青铜)。1898年(明治31)有坂成章设计了三一年式速射野战炮(钢制)。1897年吴海军兵工厂制造了日本海军最早的口径12公分的速射炮。19世纪后半期是世界火药制造技术大改革的时代，黄色无烟火药代替了黑色有烟火药。日本派岛川文八郎等到德国学习火药制造技术，回国开设板桥火药制造所，开始制造无烟火药。1891年(明治24年)下濑雅允发明了下濑火药[注6]，在日俄战争的日本海海战中下濒火药发挥了巨大的作用。1921年年(大正10年)建立航空研究所，1919年(大正8年)建立陆军科学研究所，1923年(大正23年)建立海军技术研究所，日本军事工学大为发展。
2、土木工学。明治初年利用外国的土木技术进行河道疏通，如淀川及利根川的疏通。1878年(明治11)施工的宫城县野蒜港和福井县圾井港是日本近代港湾技术的开始。其后又陆续建成长崎、横滨、大版等25个港湾，促进了土木工学和水泥制造技术的发达。
铁路和桥梁建设方面，1870年东京、横滨间的铁路建设依靠英国。后来日本自力更生，1880年(明治13)通车的京都与大津间的铁路建设全部由日本人自己之手完成。同年开通的旧逢坂山隧道是最早由日本人开掘的隧道。明治时代日本的桥梁由木桥向铁桥、钢桥、钢筋混凝土桥发展。最早的日本桥梁专家是广井勇，1909年(明治42年)竣工的仙台市广濑桥是日本最早的钢筋混凝土桥，由广井勇设计。
琵琶湖疏水工程是表明土木技术独立的划时代的事业，其附属水力发电所向世界表示了明治时代土木技术的成果。这个工程由工学界元老田边朔郎设计。[注7]古市公威也是工学界前辈，为日本的工学教育和研究体制的建立作出了巨大的功绩。
3、应用化学。明治初期对日本化学工业的发展作出重大贡献的是德国人华格纳(Wegener,1831—1892)和宇都宫三郎。前者是应用化学家，特别精通陶瓷制造；后者是日本水泥之父，1871年(明治4年)他在深川工作分局开始制造日本最早的硅酸盐水泥，并担任小野田水泥厂的技术指导，对日本的水泥、陶瓷工业的发展贡献很大。1884年(明治17年)东京大学设立应用化学科，开始进行应用化学教育，出现了高松丰吉和中泽岩太等名教授。高松是当时日本有机化学权威，中泽是无机化学权威。1888年(明治21年)高峰让吉建立大日本人造肥料公司(日产化学的前身)，用美国制造的机器生产化肥。明治后期是陶瓷、煤气、制糖、磷酸等化学工业开始大量发展的时期，也是应用电力的重化学工业的试验时期。1900年(明治33年)设立工业试验所，接着各地陆续开设工业试验场、讲习所，促进了化学工业的发展。
4、电气工学。日本的电气工学是和电讯技术同时从欧美引进的。1878年(明治11年)3月25日(后来定为电气记念日)工部大学校首次点起了弧光灯。1883年(明治16年)东京电灯公司成立，接着电灯试验成功。1884年(明治17年)工部大学校的电讯学科改为电气学科，出现了志田林三郎、藤冈市助等电气工学家。1887年(明治20年)东京电灯公司的火力发电所建成，接着神户、大坂、京都等火力发电所也先后建成。1892年琵琶湖水电站建成，此外各地还有小规模的水力发电所。1890年(明治23)藤冈市助设立白热社(东京电气公司的前身)，开始制造电灯泡。1895年(明治28年)小坂矿山最早使用三相诱导电动机，后来这种电动机被普遍使用，开拓了电力应用的途径，同时促进了电机制造工业的发达。1809年(明治40年)开始，名古屋、东京、大坂等城市纷纷建成电气铁路。1907年(明治40年)东京电灯公司桂川驹桥发电所高压输电成功。19l4年大正3年)猪苗代湖水力发电所竣工，开始了高压远距离输电。大正以后进入大输电网时代，工业动力从蒸汽转向电力。