19世纪是科学迅速发展并大规模介入和改变人们的生活、观念的世纪。达尔文（Charles Darwin，1809—1882）的进化论（Evolutions the orie）的提出，使生物学和自然哲学在人们对生命和人类发展史的研究中得到确证。科学技术的发展和应用则使整个世界发生了翻天覆地的变化。
革命时代的德国在科学技术的发展中扮演了重要的角色。19世纪中期前后，德国科学技术的发展状况与西欧的英、法等国相比有两大特点：一是起步稍晚，但进步迅速，后来居上；二是主要涉及基础科学的研究和发现。这种状况在德意志帝国时期才发生根本性改变。届时，在基础科学研究继续深入的同时，应用科学技术也广泛发展，并极大地促进了德国经济的进步。
19世纪也是德国教育事业发生巨变和迅速进步的时期。这一时期，德国的教育发展在欧洲地区已经处于领先地位。义务教育和义务兵役、义务纳税一样，成了每个现代公民的基本义务，它打破了原先那种只有教会、宫廷和特权等级才有权享受教育的旧有教育体系，使教育成为一种大众性的、民族的事业。但是必须实事求是地说，具体到革命时代的德国，其教育体系尚处于从旧体制向新体制的转变阶段，在取得进步的同时，在很大程度上仍带有传统色彩。
一、科学的进步
1800年左右，与英、法等国相比，德国在自然科学和医学等研究领域都明显处于落后状态。实验归纳法和理性演绎法等现代科学方法的创立主要是由英国的弗朗西斯·培根（Francis Bacon，1561—1626）和法国的笛卡尔（Descartes，Rene，1596—1650）等人来完成的，实验、数学分析、光学发展、电学、化学分析、原子理论、病理解剖学，等等，都首先在西欧出现。当然，这一时期的德国也出现了一些颇有成就的科学家，其中，约翰·威廉·里特尔（Johann Wilhelm Ritter，1776—1810）发现了紫外光，欧姆（Georg Simon Ohm，1789—1854）创立了电阻定律，约瑟夫·弗劳恩霍菲尔（Joseph Fraunh of er，1787—1826）发现了以其命名的弗劳恩霍菲尔线（Fraunh of ersche Linien，光谱分析的基础） ，并计算出光谱色的波长。最著名的则当数数学泰斗卡尔·弗里德里希·高斯（Carl Friedrich Gau，1777—1855） ，他不仅在数学领域成就卓著，而且在物理学、天文学和测量学等方面也造诣很深。
19世纪二三十年代以后，威廉·冯·洪堡发起的教育改革开始取得显著成效，在新的教育思想和理念的指导下，德国的科学研究人才辈出，自然科学和医学研究等终于摆脱落后状态，迅速发展起来。
就自然科学和医学发展来看，19世纪20年代到19世纪中期前后是德国科学界的一个极其重要的年代。在生物学领域，1827年卡尔·恩斯特·冯·巴尔（Karl Ernst von Baer，1792—1876）发现了哺乳动物的卵细胞，从而将授精的生理研究与胚胎的发展联系起来，建立了比较胚胎学，细胞成了生命结构及其演变研究的基本单位。19世纪三、四十年代，约翰内斯·彼得·米勒（Johannes Peter Müller，1801—1858）通过研究发现，人体的各个感官会对外部刺激做出特定的反应，进而和他的学生一起创立了生理学。
化学是19世纪上半期德国自然科学发展的一个成绩卓著的领域。在尤斯图斯·冯·李比希（Justus von Liebig，1803—1873）和弗里德里希·韦勒（Friedrich Whler，1800—1882）等德国著名化学家的努力下，有机化学作为一门新学科建立起来。这一新学科的建立被李比希称作“新的一天的曙光”。李比希还主张将化学运用于农业等领域，服务于生产。1840年，他出版《有机化学在农业和生理学中的运用》（Dieorganische Chemieinihrer Anwendungauf Agrikulturund Physiologie） ，明确指出了植物生长与氮、磷、钾等元素的关系，为现代科学农业的发展奠定了基础。19世纪中期以后，德国人在化学研究领域更是出现了一种迅猛发展的势头，为现代化学的发展作出了重大贡献，也为日后德国现代化学工业的崛起奠定了科学基础。
在物理学领域，德国科学家也开始以其异乎寻常的开创性研究成果震撼世界。物理学家尤里乌斯·罗伯特·冯·迈耶尔（Julius Robertvon Mayer，1814—1878）和赫尔曼·冯·赫尔姆霍尔茨（Hermann von Helmholtz，1821—1894）分别在1842年和1847年独立地发现了能量守恒规律（Energieerhaltungssatz）。1850年，物理学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius，1822—1888）得出了热量在做工时不可能充分运用结论。1856年威廉·韦伯计算出了光速。
到19世纪中期前后，德国人在多个科学研究领域中已经处于领先水平，有的科学研究领域甚至开始处于支配地位。
相关统计可以说明这一时期德国人在科学研究领域取得的辉煌成就。1805年—1824年，德国科学家在生理学领域的突破性研究成果有22项，其他国家科学家有191项；1845年—1869年，德国人在该领域的突破性研究成果达到350项，而其他国家的相关成果总共为107项。1800年—1829年，德国人在医学领域的发现数量为23项，同期英国人和法国人的发现数量为108项；1850年—1869年，德国人在该领域的发现数量为65项，其他国家的发现总和为66项。1806年—1825年，德国人在热能、电磁学理论和光学等研究领域的发现为60项，同期英国人和法国人在相关领域的发现数量为250项；1846年—1870年，德国人的发现数量达到556项，英国人和法国人的发现总和为561项。
相关统计数据表明，德国的科学研究正处于快速进步之中。到1830年以后，如果按国别单独计算，德国人的科学发现已经处于领先地位。所有这些科学发现和进步为19世纪三十年代以后德国的经济发展和社会进步奠定了坚实的科学基础。更重要的是，随着自然科学的飞速进步，科学的影响越来越大，全德国出现了一种科学热潮，以至于19世纪中期以后自然科学联合会组织各种演讲报告日益普遍广泛。有人甚至宣称，科学对有些人而言已经变成了一种“宗教”。
二、教育的发展
19世纪初的洪堡教育改革和30年代启动的工业革命，从主观和客观两个方面推动着德国教育向现代教育转轨，教育的规模、管理制度、专业结构和课程结构设置等都出现了重大变化。这种转变的一个重要取向就是教育要适应时代需要，为社会服务，服务于社会对人才的需求，服务于社会的进步和社会生产的发展。
小学教育在19世纪以后得到很大发展。这一点在普鲁士尤为明显。普鲁士早在1763年就重申了普遍义务教育的要求，但是到19世纪初，仍只有50%的学龄儿童接受过或多或少的没有规律的教育。拿破仑战争结束以后，这一状况开始有所改善。19世纪初的洪堡教育改革中，由于采取了“教育服务于国民”的政策，大力发展强迫义务教育，初等教育得到较快发展。1816年，普鲁士共有20345所小学，配备教师21766人，220万适龄儿童中有116.7万人入学，入学率约占60%。但是，由于经济发展程度的差异等原因，各地小孩的入学率相差悬殊。经济发达的萨克森地区入学率达80%，莱茵地区为50%，以农业为主的波森地区则仅有20%的儿童入学。1846年各类小学达到24044所，教师增至27770人，入学学生达243.3万人，相应增长率为18%、40%和108%。地区间的差别也开始有所缩小。在萨克森地区，学龄儿童入学率为94%，莱茵地区为86%，波森地区也上升到69%。到1848年时普鲁士学龄儿童入学率已经达到82%。1864年普鲁士国家公立小学数目已经增加到25056所，教师和在校学生人数分别达到30805人和282.5万人。
在德意志其他邦，小学教育的发展速度有所差异，但是总的趋势是相同的。符滕堡于1649年开始引入强迫义务教育，但直到19世纪初莱茵邦联时期才得到顺利实现。巴伐利亚则直到1802年才开始实际性的义务教育。
国家层面的强迫义务教育对推进德国小学教育的发展起到了非常重要的作用。研究表明，在19世纪30年代，德国的一些工业城市中还存在很多童工，到30年代末40年代初，童工数量开始回落。以科隆为例，1827年有童工2130名，到1844年，童工现象在这一城市消失。
中等教育的发展状况要比小学教育落后许多。文科中学（Gymnasium）是德国19世纪中等教育的正规学校。这类中学是从众多的拉丁语学校中挑选出来的，在数量上一直保持比较保守的、缓慢的发展状态。以普鲁士为例，1818年，其境内有文科中学91所，1830年时为110所，直到1848年时还只有118所。而且这类文科中学还禁止女孩入学，因而又被称为男童文科中学（Knabengymnasium）。尽管如此，文科中学的学生人数还是有一定增长。1822年时，普鲁士的文科中学学生总人数为14826人，1846年增至26816人。文科中学在原则上都是国立学校，从学校的建立、维持、教学计划的制订、各类考试、监督以及教师的聘用等，都由国家负责进行。在课程设置上，文科中学偏重于古代语言以及古典题材。1837年，学制为9年的普鲁士文科中学共有280个周学时，学时分配明显偏重于古代内容，拉丁文和古希腊文占有的周学时最多。这种基于古代文化研究之上的学校，显然无法满足社会进步对现代科学文化知识的需求，需要进行调整和改革。
除了文科中学外，还有一些其他类型的中学，诸如城市中学（hhere Stadtschule）、实科学校（Realschule）等。它们构成了对文科中学的补充。19世纪40年代以后，这类中学的学生人数约占中学学生总人数的1/3。到1864年，普鲁士的各类中学数量已经达到264所，在校学生达到78718人。
在这一时期，德国科学界之所以能取得令世界瞩目的辉煌成就，各大学在其中起了非常重要的作用。需要特别指出的是，正是19世纪初普鲁士教育改革中出现的新型大学给德国的大学教育带来了巨大的生机和活力，创造了德国大学教育史上的辉煌。
新型大学的典范是1810年创建的柏林大学。而事实上，在柏林大学建立以前，哥廷根大学已经在德国的大学改革方面作了一些尝试，诸如保障教和学的自由；引进研讨班等新的教学形式；教授须进行科学研究并将其研究成果公开出版，以便让国际学者进行评价，等等。所有这些，给曾在这里求学的威廉·冯·洪堡留下了深刻印象，从而为其推行普鲁士教育改革奠定了思想基础。柏林大学建立后，新型大学的指导思想和组织结构在德国迅速得到实施。布雷斯劳、波恩、兰茨胡特（Landshut） /慕尼黑、维尔茨堡、海德尔堡等大学都作了类似的改革。这些大学因此声望大增。1815年以后，柏林、莱比锡、布雷斯劳、波恩和兰茨胡特/慕尼黑、哈勒等大学成为最受欢迎的大学。
新型大学教育奠基于新的科学理念之上，集中精力于新的真理探索和发现，侧重于研究。在这一指导思想之下，大学的科学研究以突飞猛进的形式发展，成绩斐然。各大学建立起各种研讨班和研究所，实现了研究与教学的统一。柏林大学在1820年时有7个医学研究所和3个神学及哲学研究所，1850年时，其数目分别上升为10个和8个。吉森大学（Universitt Giessen）的李比希化学研究所和柏林大学的约翰内斯·彼得·米勒生理学研究所都因为其取得的巨大研究成果而分别对化学和生理学的发展产生了划时代的影响。研讨班和研究所都是进行研究训练的机构，聚集着一些最具研究能力的学生。因此，德国大学从19世纪四十年代起开始享誉世界，吸引了众多的外国学生和研究人员。
这一时期在校的大学生数量并非始终处于上升趋势。1800年德国各大学在校学生约为6000人，1819年为8277人，1825年为12480人，1830年更增到约1.6万人。但是，此后在校学生人数开始下降。1835年减为11899人，1850年时更降至11169人。以柏林大学为例，1810年有250名学生在校学习，1830/31年有2175名学生，但是1848年却下降到了1518人。哥廷根大学则从1830/31年的1123名学生下降到了1848年时的612名学生。这种下降趋势直到19世纪60年代才开始扭转。造成这种局面的主要原因是，当时各大学的专业设置在很大程度上与社会的需求脱节，学生毕业后就业前景暗淡。此外，恶劣的政治生态也影响到相关大学的学生数量，哥廷根大学受“哥廷根七君子”事件影响而学生数量减少即是例证。
各个专业的学生人数的增减在一定程度上反映出社会对人才需求的动态。面对注册学生人数减少的情况，各大学纷纷调整院系和专业规模，以适应社会对各种人才的需求。由于法律类人才对行政管理的垄断以及司法官员队伍和律师事务的扩大，法学成为热门专业。法学专业学生所占的比例从1830/31年的28.3%上升到了1846/51年的33.6%。医学专业则由于一直保持着相对稳定的需求，1830/31年时为15.8%，1846/51年为15.2%。而神学类专业学生则有所缩减，新教神学学生数量从1830/31年的26.8%猛烈下降到1846/51年的15.9%。
为了满足社会生产领域中工业实际应用技术的需要，技术教育（Technische Bildung）学校也开始出现，它们成为日后德国的技术类大学的前身。早在18世纪晚期，德国已经出现了著名的弗赖贝格矿业学院（Bergakademiein Freiberg）等类似技术教育的机构。
1794年建立的法国巴黎综合技术学校（école Polytechnique in Paris）为德国建立技术教育类学校树立了榜样。拿破仑战争结束后，德国各邦陆续建立此类学校。1815年建立的维也纳综合技术学院（Polytechnisches Institutin Wien）开德国技术教育的先河。后来，斯图加特（1825年）、慕尼黑（1827年）、卡塞尔（1830年）、汉诺威（1831年）、不伦瑞克（1835年）、达姆施塔特（1836年）等地纷纷建立起这类技术教育学校。起初它们只是一种专科学校，主要用于培训工厂主、工程师等，19世纪中期以后才日渐学术化。
虽然此时德国的技术教育还处于起步阶段，但与社会生产的紧密结合已经使其表现出强大的生命力。当19世纪30年代以后各大学的学生规模在缩减时，技术类学校的学生人数却在迅速增加。据统计（以1871年德意志帝国为界） ，1840年各类技术学校有学生757名，1850/51年时学生人数已经增加到了1180名。此外，维也纳、布拉格等地还有1000多名技校生。新型技术教育的发展为第一次工业革命的开展和国家工业化提供了人才的保证。