公元4世纪末，基督教被尊为罗马帝国的国教，罗马教廷成为整个欧洲思想界的绝对控制者，自然哲学成了为神学和宗教服务的的婢女，从而形成了奇特的神学自然观。这种自然哲学的观点主要有：
创世说。上帝是一个有意志、有智慧、有感情的人格化的神。上帝从虚无中创造出自然界和人类等一切事物，人不仅赋有上帝的形象，还有上帝赐予的灵魂。世界万物不是此有而彼有，此灭则彼灭，而是上帝统治人类，人类统治万物，一切源于上帝，归于上帝。
原罪说。人类的祖先在天堂的花园里偷吃了禁果，他们的罪恶就此遗传下来，所以他们的子子孙孙从出生时就是有罪的。“原罪”后来被认为是人们思想和行为上犯罪的根源，是各种罪恶滋生的根。
救赎说。人类有原罪，但又无法自救，救世主耶稣降世人间为人类的罪代受死亡，流出鲜血，以赎人类的原罪。但救世主并不拯救世人脱离现实的苦难，而是教导人们忍受苦难，信奉上帝，这样来世便可以得救。
来世赏罚说。基督教认为信仰行善者死后灵魂升入天堂，作恶者灵魂入地狱，永远受到惩罚。人们要使灵魂升入天堂，就必须摒弃一切物质欲望。
天启说。认为人们的认识和理性要服从信仰，跟信仰抵触的一切知识都是无用的，而信仰完全来自于上帝的天启。
在长达近千年的时间内，由于罗马教廷的绝对控制，任何背离罗马教廷的思想和言论都会被贴上“异端邪说”的标签而受到严惩，任何背离罗马教廷意愿的行为都被严格禁止，整个欧洲处于一个既不能自由思想，更不能改革创新的“黑暗时期”。
进入16世纪以后，借着文艺复兴的春风，古希腊人的各种观点相异、内容繁多的自然哲学体系开始进入欧洲知识分子的视野。古希腊人关于实在世界背后存在超感知的逻各斯或理念世界的坚定信念，古希腊人大胆探索万物运动规律的勇气和激情，极大地感染了欧洲的知识分子，从而为近代科学的产生提供了重要的精神支持。16世纪中叶以后发生的宗教改革则以“信仰得救”取代罗马教廷所主张的“教会施救”，从而为近代科学的产生打破了思想的牢笼，为探索自然奥秘拓宽了思想空间。
在近代科学产生的时期，欧洲激进的思想家们如伽利略、笛卡尔、霍布斯、拉美特里等，都试图用科学观点去解释自然现象，描绘自然图景，以建立在近代自然科学认识基础上的自然观取代长期统治欧洲思想界的“神学自然观”。但是，由于在这一时期，自然科学中只有力学、天文学和数学这几个学科达到了一定程度的完备，其他学科如化学、生物学等“还在襁褓之中”。即使是力学，也只是刚体力学比较完备，流体力学才刚刚发展起来。在天文学领域，只有天体力学比较完备，天体物理学和天体演化学还没有产生。总之，这一时期自然科学的最高成果就是古典力学，人们已经获得的关于自然界的认识主要是对机械运动的认识。这就使得当时那些希望以自然科学知识为基础建立自然观，以对抗神学自然观的人们，只能以力学的机械运动规律去解释一切自然现象，从而形成了近代的机械自然观。
