Descartes rentre à l'université des Jésuites à Anjou dès l'âge de 8 ans, juste quelques mois après l'ouverture de l'université en janvier 1604. Il y étudie la logique et la philosophie aristotélicienne traditionnelle jusqu'en 1612. Il a également étudié seul les mathématiques.

Descartes passe quelque temps à Paris, puis s'installe à Poitiers, il y étudie le Droit jusqu'en 1616 et s'engage ensuite à l'école  militaire de Breda.

En 1618 il rejoint le scientifique hollandais Isaac Beeckman pour apprendre les mathématiques et la mécanique. Après deux ans en Hollande il s'engage dans l'armée bavaroise.

De 1620 à 1628 Descartes parcourt toute l'Europe. Il s'installe finalement en Hollande, et commence à travailler sur son premier traité principal de physique. Peu de temps avant l'achèvement de ce traité, il appris que Galilée a été condamné, et décida sagement de ne pas risquer la publication de son travail. Il sera édité, seulement en partie, après sa mort.

En Hollande et à Paris, Descartes a eu un certain nombre d'amis scientifiques : Mersenne, Beeckman, Mydorge Hortensius, Huygens et Frans van Schooten qui l'ont beaucoup encouragé à publier ses travaux. " La dioptrique " fut publié à Leyde en 1637. Bien que Descartes ne cite pas les scientifiques qui l'ont précédés et dont il expose les travaux (c'est là un comportement assez courant à son l'époque) il propose dans son ouvrage une approche par l'expérience, considérée comme une contribution importante.

Descartes étudie également la météorologie sur une base scientifique. Cependant plusieurs de ses spéculations sont erronées (Il croyait par exemple, que l'eau qui a été bouillie gèle plus rapidement), et quelques expériences simples auraient pu lui montrer ses erreurs s'ils les avait réalisées.

Son principal apport scientifique est sans doute dans le domaine des mathématiques, il est le premier à appliquer les méthodes de l'algèbre à la résolution des problèmes géométriques, ce qui la rendait plus rapide et plus élégante. Dans certains cas, l'utilisation de l'algèbre permettait de résoudre des problèmes de géométrie jusqu'alors insolubles.

" Les méditations " de Descartes sont éditées en 1641, c'est un essai philosophique et théologique. Mais le plus complet de ses travaux est " Principia Philosophiae ", édité à Amsterdam en 1644, dans lequel il essaye de décrire l'univers entier sur une base mathématique et mécanique. Descartes, cependant, n'a pas cru à l'action d'une force à distance, il pensait qu'il ne pouvait y avoir aucun vide autour de la terre si de telles forces existaient. Il suppose que l'univers est rempli de matière qui porte le soleil, les étoiles et les planètes. En dépit des découvertes de Newton sur la gravitation, ces idées ont été soutenu en France pendant presque cent ans.