Avant que d’établir des théories sur les espèces, leur inventaire est nécessaire. Animaux et plantes ont fait l’objet d’études minutieuses par de nombreux naturalistes. Pierre Dejean (Amiens, 1780 – Reims, 1845) et Louis Bedel (Mantes, 1849 – Paris, 1922) s’intéressèrent aux coléoptères. Dejean, aide de camp de Napoléon, réunit plus de 20 000 espèces de coléoptères et fut un spécialiste des carabidés. Ses collections sont dispersées à travers l’Europe. Lucien Berland (Paris, 1888 – Versailles, 1962) se consacra à l’étude des araignées et des hyménoptères prédateurs. Rémy Chauvin (Toulon, 1913) commença ses recherches en entomologie agricole puis évolua sur des problèmes d’éthologie (fourmis et abeilles). Il s’intéressa aussi aux surdoués, relançant le problème de l’acquis et de l’inné, ainsi qu’à la parapsychologie.

Dans le domaine de la botanique, Michele Mercati (San Miniato, 1541 – Rome, 1593) dirigea le jardin du Vatican et créa en 1585 la première galerie de minéralogie en Europe. Au XVIIIème siècle, la famille Jussieu se distingua : Antoine (Lyon, 1686 – Paris, 1758), Bernard (Lyon, 1699 – Paris, 1777), Joseph (Lyon, 1704 – Paris, 1779) introducteur de l’héliotrope. André Michaux (Satory, 1746 – Madagascar, 1802) fut l’élève d’un Jussieu et explora l’Amérique du Nord, l’Europe et la Perse. Louis Alexandre Dambourney (Rouen, 1722 – Oissel, 1795) chimiste et naturaliste acclimata la garance, servant à la teinturerie, à la Normandie et la cultiva sur de grandes surperficies.

Lamarck et Geoffroy Saint-Hilaire font parti des prédécesseurs de Darwin. Etienne Geoffroy Saint-Hilaire (Etampes, 1772, Paris 1844) crée la ménagerie du Jardin des plantes, participe à l’expédition d’Egypte. Son œuvre est dominée par l’idée d’unité de composition organique du monde animal. Jean-Louis Marie Poiret (Saint-Quentin, 1755 – Paris, 1834), collaborateur de Lamarck, est l’auteur du dictionnaire de botanique de l’Encyclopédie. Le lamarckisme, qui faisait l’hypothèse de l’évolution des espèces, fut plus connu en Angleterre qu’en France en raison de l’opposition farouche du très influent Cuvier qui croyait en leur fixité. Georges Cuvier (Montbéliard, 1769 – Paris 1832) est considéré comme le fondateur de l’anatomie comparée et de la paléontologie. En effet grâce aux principes qu’il a édictés, Cuvier a pu reconstituer des espèces inconnues à partir de quelques os brisés.

Charles Darwin (Shrewsbury, 1809 – Down, 1882) édifia une théorie de l’évolution à partir de ses observations lors d’un voyage de 5 ans à bord du Beagle à travers le Pacifique. Cette théorie, contestée par les créationnistes et révisée, peut se résumer en 7 points :

- Les espèces animales présentent des variations, des différences entre individus.

- Certaines différences sont dues au milieu et ne sont pas héréditaires, d’autre affectent quelques individus et sont héréditaires.

- Une forte fécondité place les individus en concurrence vitale.

- Certaines variations donnent un avantage à certains individus qui s’imposent aux autres : la sélection naturelle.

- De nouvelles espèces peuvent alors apparaître.

- L’évolution des espèces est accélérée si elles possèdent de nombreuses variations qui leur permettent de s’adapter à des environnements nombreux.

- Les mâles les mieux armés laissent la plus grande descendance.

A l’époque contemporaine, on compte de grands naturalistes comme Paul-Emile Victor (Genève, 1907 – Bora-Bora, 1995) qui a réalisé des explorations polaires faisant œuvre d’ethnologue et qui, pendant la Seconde Guerre mondiale, a entraîné les troupes américaines en Arctique ou Théodore Monod (Rouen, 1902 – Versailles, 2000) qui a décrit la géologie et la botanique de la partie la plus désertique du Sahara ; enfin, René Dumont (Cambrai, 1904 – Fontenay-sous-Bois, 2001) qui, après avoir été en poste en Indochine, enseigna à l’Institut national agronomique où il crée une école de pensée du développement du tiers-monde, et qui, en 1974, est le candidat des écologistes à l’élection présidentielle française.