科学美术的一项功能是再现人类在不断科学探索中的感人图景。多个世纪以来，中外不少画家乐此不疲，他们以表现科学家不懈探索的精神之光以及探索未知领域的事物为己任，不断进行创作，用以激发更多有志青年去勇敢尝试科学探索的过程。
星际和地球空间的科学探索
人类对地球和星际空间进行的科学探索有时因限于实验和观测条件，须做到理论先行。1906年，美国天文学家莫尔顿和地质学家钱伯林宣布了一种惊人的太阳系起源新理论：在遥远年代前的某一时刻，一颗恒星漫游靠近太阳时，由于引力作用从太阳上吸出一连串物质团，这一链式团经过运动与冷却后就形成了诸大行星。这一全新观念的意义之一是太阳系因某种非同寻常（或许是唯一）的事件而诞生，因此太阳系本身也可能是唯一的。
总结了对外星文明数量的估计，这就是著名的德雷克公式。当时，科学家们对能在火星或是太阳系其他行星上发现生命还抱有希望，但不幸的是，这方面的科学探索并没有赶上科幻小说的进度。比如弗兰克·R.保罗发表在《奇幻历险》杂志封底的《火星人》图画，画中地球人与火星人在握手。他极尽所能塑造了一个看似很真实的外星人，画中融入了当时人们对火星的所有认知。在创作时他也充分考虑到火星这颗红色星球的特征：较小的引力、稀薄的大气和极低的温度。
地球史前文明的科学探索可从社会学和人类学切入。社会学研究个体在社会活动中的作用—许多思想家认识到，与其他物种的生活相比较，人类生活的基础更是社会性的。由此，19世纪的科学家相信人类社会一定能够用科学来解释—在机器工业时代，人类社会就相当于最大的“机器”，而它应当是按照科学规律来组织的。
人类学集中于探索发现人种的进化阶段。在18世纪文明的时代，许多哲学家想知道关于人的有序体系：世界上不同种类的人都是从一个共同的祖先繁衍而来的吗？如果是，他们为什么会有这么大的差别？最早的科学家对不同人种的解剖学结构、语言、宗教和风俗进行了对比，但就是缺少一个把所有证据组织起来的有序体系。但这个体系随着进化论的出现而明确了—生命形式是按时间顺序而彼此相关的，每一个都是从更早的一个生长出来，有一个从低级形式到高级形式的进化过程。这个原则毫无疑问导致了人类学的产生，因为它提供了人类社会和风俗在按时间顺序发展的体系中彼此相关的可能性。
考古和古生物学中的科学探索
在早期古生物学探索中最轰动的事件恐怕是恐龙的发现了：19世纪以前，人们已经注意到巨大并变为化石的骨头的存在。然而恐龙引起人们注意的第一个信息并不是骨骼，而是1800年在美国马萨诸塞州沙石片上发现的巨大脚印。古生物学中有两个原则：特定的岩层总是与特定的化石相关联，它们都来自于同一时代—最古老的发现往往藏于最深层。
1822年，苏塞克斯的医生曼特尔首先在沙石中发现了一颗大牙齿化石，然后又在相同的地點发现了骨骼化石，这些化石不像他以前见过的任何动物化石。他把这些化石与伦敦皇家外科医学院博物馆的标本进行了对比，发现它们与蜥蜴的标本更相像，好像是被大幅度放大了的蜥蜴。
1825年，曼特尔发表了他的论文《一种新发现的森林爬行动物》，他将其命名为“禽龙”。著名生物学家居维叶读到了这些描述，承认这是一种新的、来自另一时代的草食性爬行动物。当时，还有另一位博物学家巴克兰也发现和描述了在牛津附近挖掘到的一种动物遗迹，它具有巨大的刀片样牙齿，与禽龙的叶片样牙齿显著不同，明显属于肉食性爬行动物，他将其命名为“斑龙”，意思是“巨大的蜥蜴”。根据巴克兰的标本，居维叶估算这种动物约12米长。
随后，又有了其他进一步发现，一种全新的动物纲从时间的坐标中显现出来。1842年，英国皇家外科医学院解剖学教授欧文写了一篇关于这种化石的报告，并讨论了这些爬行动物的特征：“在尺寸上远远超过了现存的最大爬行动物”，组成了蜥蜴类动物的一种不同的“目”，因此他建议使用“恐龙”这个名字—此词来自两个希腊语词根“可怕”和“蜥蜴”，欧文用这两个词概括了恐龙的特点。