在日本时，鲁迅接触到的自然科学书籍是相当多的，所涉学科也并不限于所学，由于这方面的资料较为缺乏，不可能了解到完整的情况了。有幸的是，在绍兴鲁迅纪念馆，保存了一份鲁迅的《拟购德文书目》。这份文献是一九六一年，由周作人通过鲁迅堂叔周冠五捐给绍兴鲁迅纪念馆的。这一“书目，上面列书一百二十八种，自然科学占了六十八种以上。如《地质史》、《化学概要》、《电化学引论》、《神经系统和日常生活中的有害影响》等等。在这批书目中，动植物学方面的书所占比重很大，像《植物生物学》、《动物发展史》等等。这份书目，是鲁迅学习自然科学的一个缩影，从一个侧面，为我们提供了认识鲁迅在自然科学书籍中广泛吸收选择的生动窗口。鲁迅之所以能写出《中国地质略论》，并与人合作编写出《中国矿产志》这些我国最早用近代自然科学理论研究中国地质学的著作，恰恰说明了他自然科学的深厚修养。
传播科学的劳绩
中国几千年的历史，造就了一部辉煌的文明史，至今在人类社会，闪烁着灿烂的光辉。然而，打开中国的历史，就会发现一重大遗憾，那就是科技的落后。虽然在历史的进程中，也曾涌现出天才的科学家：张衡、蔡伦、祖冲之、郭守敬、徐光启、李时珍……他们的名字可与日月争辉；勤劳勇敢智慧的人民，也曾有过举世闻名至今仍在使人类蒙受惠泽的四大发明；伟大的民族，也曾创造了让世界瞠目的都江堰、万里长城、大运河等令人惊叹的奇迹；尤其是独领风骚的宫廷、寺观和园林建筑艺术，至今仍有着别具韵味的魅力。但是，由于种种原因，政治的、经济的、文化的多种原因，使我们的民族思维，在直观与经验层次上十分发达，而在理性与分析逻辑层次，就相对逊色；尤其是我们固守的与自然亲和的态度，更是限制了我们的利用自然、征服自然的思想与能力，也就使我们的科技局限在技艺的范围中，而缺少科学思想的昌明，科学所包含的求真、探索、批判的能力以及开拓创新的思想也遭到抑制。于是我们不得不面对一个尴尬的事实：西方人利用我们的发明，开创了一个新的世纪，指南针用于航行，火药制造弹药，印刷术和纸被广泛用于文化的传播；而我们呢，诚如鲁迅所指出的，指南针用于看风水，火药用以做鞭炮。结果，用鲁迅的话说，就是科学不兴，鬼道日炽，迷信泛滥，思想昏乱。科学的昌明就这样被葬送了，科学在中国也就不可能得到普及。
鲁迅是深知旧时代中国这种弊端的，他自已也曾亲历过迷信的痛苦。
到日本后，他做的一件重要工作就是向国人宣传科学、介绍科学的思想，指明科学的意义和价值。他最先是从翻译科学幻想小说开始的。
当时的日本，科学小说十分流行，这对我国那时的维新派社会改革家们影响很大。梁启超从小说的意义、有关国家各方面革新出发，撰文将小说的地位提高到了前所未有的高度；而且在横滨创办《新小说》时，就率先以章回体小说的形式译载了凡尔纳的《海底旅行》。科学小说体裁之新颖，内容之新奇，给中国留学生以耳目一新之感。鲁迅也为科学小说的魅力所倾倒，他迷上了法国科学小说作家儒勒·凡尔纳的作品。凡尔纳的小说富于幻想，在幻想的天地里，他大胆地预测了科学的未来，而这些预测，后来几乎都变成了现实，因此他的小说，含有科学的真实性，是想象与真实的结合，是科学与艺术的结合。他著有《格兰特船长的儿女》、《海底航行两万》、《神秘岛》、《八十天环游地球》等科幻小说；他的小说是启发儿童科学幻想的教科书，是激励创造性想象力的生动教材。鲁迅开始译的是凡尔纳的《月界旅行》，所据底本是日本井上勤的译本。凡尔纳的这部作品，出版于一八六五年，题为《自地球至月球在九十七小时二十分间》，井上勤的译名是《九十七小时二十分月界旅行》。鲁迅转译时，取名《月界旅行》。他用的是章回体形式，共十四回，文白相杂的语言，甚至还插入了中国古人如陶渊明的诗、《论语》中的格言。鲁迅译毕后，将稿子卖给东京进化出版社，得稿酬三十元，一九〇三年十月出版，署“中国教育普及社译印。两个月后，他又翻译了凡尔纳的另一部科学小说《地底旅行》，发表在《浙江潮》第十期上。这次发表的是该小说的前八章，但鲁迅把它改成了两部分，分成两回发表。第九章及以后，因杂志停刊，故未能继续发表，直到一九〇六年三月，鲁迅又将全文重新加以整理，由南京启新书局出版了单行本。一九〇四年，在仙台医专学习时，他利用课余，翻译了《北极探险记》。此书作者是谁，何国人氏，现不详。鲁迅在一九三四年五月十五日在给杨霁云的信中提到了这部译稿的命运。他说：“我因为向学科学，所以喜欢科学小说，但年青时自作聪明，不肯直译，回想起来真是悔之已晚。那时又译过一部《北极探险记》，叙事用文言，对话用白话，托蒋观云先生绍介于商务印书馆，不料不但不收，编辑者还将我大骂一通，说是译法荒谬。后来寄来寄去，终于没人要，而且稿子也不见了，这一部书，好像至今没有人检去出版过。
鲁迅翻译科学小说的宗旨是鲜明的，意在维新和新文明的传播，使国人从科学知识与思想的传播中，改蒙昧，醒灵明。他在《月界旅行·辨言》中对此阐释得十分明白：盖胪陈科学，常人厌之，阅不终篇，辄欲睡去，强人所难，势必然矣。惟假小说之能力，被优孟之衣冠，则虽析理谭玄，亦能浸淫脑筋，不生厌倦。彼纤儿俗子，《山海经》，《三国志》诸书，未尝梦见，而亦能津津然识其长股，奇肱之域，道周郎，葛亮之名者，实《镜花缘》及《三国演义》之赐也。故掇取学理，去庄而谐，使读者触目会心，不劳思索，赐必能于不知不觉间，获一斑之智识，破遗传之迷信，改良思想，补助文明，势力之伟，有如此者！我国说部，若言情谈故刺时志怪者，架栋汗牛，而独于科学小说，乃如麟角。智识荒隘，此实一端。故苟欲弥今日译界之缺点，导中国人群以进行，必自科学小说始。是的，在当时言情侦探泛滥于市，推出科学小说，确实是空谷足音。思想意义已如上述，即就小说和翻译两方面，也有其历史的价值。
就在鲁迅发表科学小说《月界旅行》的同月，他的第一篇科学论文发表在《浙江潮》第八期上，时间是一九〇三年的十月。这篇名为《说日》（日，现定名镭）的论文，严格说并非学术性研究文章，而是介绍“镭的发现及其意义的科普作品，一八九六年，法国物理学家柏克勒尔在一次偶然的机会里，发现了铀射线，这是科学实验认识放射线的开端。这一发现，引起了在巴黎理化学院教书的一对年轻夫妇的注意，他们是比埃尔·居里和玛丽·居里。经过两年的研究，到一八九八年十二月，他们向外界正式宣布沥青铀矿中有一种新的元素——镭的存在。但正式确定镭在元素中的独立地位，并初步测定它的原子量，证明镭的放射线比铀强得多，却是在一九〇二年。就在居里夫人测定原子量的第二年，鲁迅在弘文学院读书时，注意到了镭的发现，并根据这一发现的过程，写下了《说日》。在文章中，他追踪了这一发现的意义，详细介绍了从伦琴发现X线开始的科学家们对射线的研究情况，追述了居里夫人献身科学、热爱祖国的崇高品德，详尽地叙说了镭的发现过程和镭的种种特性。更可贵的是，鲁迅以思想家的品格，挖掘了这一发现过程的思想价值。他在文章开始就提出了“此新原质以何因缘，乃得发见的问题。他看到了居里夫人在这一过程中的“伟功，肯定了她个人的伟大贡献，同时也明确指出了镭的发现与前人研究的关系，认为是“X线之赐。因此，他努力说明了科学发展的继承性这一真理，没有前人的发现，后人将会走更多的弯路，就难有大的作为。他说：“自X线之研究，而得线；由线之研究，而生电子说。由是而关于物质之观念，倏—震动，生大变象。最人涅伏（指集中众人智慧），吐故纳新，败果既落，新葩欲吐，虽曰古篱夫人（居里夫人）之伟功，而终当脱冠以谢十九世纪末之X线发见者林达根（伦琴）氏。他在文中还预言“由是而思想界大革命之风潮，得日益磅薄，未可知也！从而显示出他对居里夫人的发现的认识，已超出了科学发现本身。由物质领域的革命性发现上升到思想的领域，这是他最宝贵的思想家的素质的表现，他后来成为思想家，也就不是偶然的了。
当他从仙台退学回来后，一方面筹办刊物，翻译文学作品，一方面仍关注科学的发展，写下了两篇重要的介绍科学的论文，一篇名《人之历史》，一篇名《科学史教篇》，主要阐明了他的科学观，且与人的精神的改变联系起来，即不是纯客观的介绍科学知识体系，而是在介绍知识的基础上，加上了他自身的价值评判。
《人之历史》发表于一九〇七年十二月日本东京《河南》月刊第一号上。这是一篇介绍生物进化论的文章，自从在矿路学堂读到《天演论》后，生物进化论就在鲁迅的心灵中扎根了，他感到进化论对于变革图存的祖国具有重大意义，他希望国人更多地了解、认识这一生物学的真理。基于此，他在此文中，介绍了德国生物学家、达尔文主义的坚定的捍卫者和宣传者恩斯特·海克尔的种系发生学及其一元论的生物重演律学说，在这一前提下，他还根据科学史上进化学说的产生过程，介绍了达尔文生物进化学说及其发展的历史。作为著名的生物学家，海克尔主要著作有《宇宙之秘》、《人类发展史》、《人类种族的起源和系统论》（鲁迅在文中译为《人类发生学》）等。鲁迅留学时，已有译本在日本流行。海克尔的主要贡献，在于建立了种系发生学，创立生物进化的系谱树，提出生物发生律，发展了达尔文的进化论。鲁迅在文中，着重介绍了海克尔的种系发生学。这一学说，是海克尔总结了古生物学、比较解剖学和胚胎学等学科的成果发展起来的，主要研究细胞发育的历史，现存生物的构造、形态、生理、分布等情况和古代生物的化石，分析生物界各类种系之间的相互关系及其进化状态。这一新的学说，证明了人类个体胚胎的发育过程反映了物种的发展过程，个体发育过程就是种系发展过程的精简和缩短的重演；因此，人类个体胚胎发育的各个阶段，再现了生物进化的整个历史发展过程，也就是再现了人类发展的历史过程。鲁迅在介绍这一学说时，主要在于说明人类是一个从“无生物到“有生物的不断演变进化的过程，人是从无生命的无机物逐步进化、最后从猿猴类演变来的，而不是上帝和任何神创造的。在本文中，鲁迅为了说明科学学说的继承性，还依据进化说形成的整个历史进程，介绍了从古希腊哲学家泰勒斯到达尔文创立进化学说之间的科学家们的种种贡献。他介绍了瑞典生物学家，动植物系统分类的创造者林奈的学说，还涉及到了法国生物学家兰麻克·居维叶、德国大诗人歌德等人在这一过程中的作用及其学说之特点。
鲁迅的目的除了介绍科学学说外，还有一鲜明的用意是他要以海克尔学说中的革命的战斗意义，向中国的“抱残守阙之辈，耳新声而疾走的状况挑战，希望科学的强大力量，人类进化的内在规律，能战胜陈腐的、顽固的阻碍祖国新生的保守力量。
《科学史教篇》作于一九〇七年，发表在一九〇八年六月出版的《河南》月刊第五号上，在文中，鲁迅说明了在中国社会改革的条件下，物质性的科学技术与精神性的社会思想理论、文学艺术等等，何者更为重要，何者才是拯救民族的当务之急。他论述了西方科学思想的演变，指出了科学的发展和人类生产事业的相互关系，说明了科学在改造自然、推动社会进步和丰富人类生活等方面的作用。他指出：观于今之世，不瞿然者几何人哉？自然之力，即听命于人间，发纵指挥，如使其马，束以器械而用之；交通贸迁，利于前时，虽高山大川，无足沮核（阻隔之意）；饥疠之害减；教育之功全；较以百祀前之社会，改革盖无烈于是也。孰先驱是，孰偕行是？察其外状，虽不易于犁然，而实则多缘科学之进步。盖科学者，以其知识，历探自然见象之深微，久而得效，改革遂及于社会，……而洪流所向，则尚浩荡而未有止也。……实益骈生，人间生活之幸福，悉以增进。
这是讲的科学对人类的影响。他经过对从古希腊到十九世纪科学思想的演变及其对社会影响的分析，指出科学的本质在于对人的作用。他说：“故科学者，神圣之光，照世界者也，可以遏末流而生感动。时泰，则为人性之光；时危，则由其灵感，生整理者如加尔诺（通译卡尔诺，法国数学家、政治家），生强者强于拿坡仑之战将云。
在充分肯定科学作用的前提下，他又提出了一个令人深思的问题，科学是人类社会前进的推动力，那么，产生科学技术的推动力又是什么呢？这是当时倡导科学救国的改革派人士很少思考的问题。通过对科学史的研究，鲁迅发现了科学的发展往往依靠一种“超科学的力量，即来自于时代、社会赋予科学家的精神力量，包括道德、理想、爱国等精神，这是一种“圣觉，是“真理发现者之根本。他说：“科学者，必常恬淡，常逊让，有理想，有圣觉，一切无有，而能贻业绩于后世者，未之有闻。他指出：“盖科学发现，常受超科学之力，易语以释之，亦可曰非科学的理想之感动，古今知名之士，概如是矣。这种思想，显然夸大了精神的作用；把理想作为科学发现之母有其合理性和真实性，然而也不免有精神第一性的思想。不过，其目的在于让国人认识到献身科学必须以理想为指导，必须建立在高尚的道德情操之上，否则，科学就会受到歪曲。从这个意义上讲，鲁迅的思想有明显的合理内核。从重视精神出发，他在文章中还提出了另一值得人们注意的问题，即“当防社会入于偏，也就是说，要防止科学技术的片面发展，而忽视人类精神的其它方面。他说：“日趋而之一极，精神渐失，则破灭亦随之。盖使举世惟知识之崇，人生必大归于枯寂，如是既久，则美上之感情漓，明敏之思想失，所谓科学，亦同趣于无有矣。故人群所当希冀要求者，不惟奈端（牛顿）已也，亦希诗人如狭斯丕尔（莎士比亚）；不惟波尔（通译波义耳，英国物理学家、化学家，“波义耳定律的发现者），亦希画师如洛菲罗（拉斐尔）；既有康德，亦必有乐人如培得诃芬（贝多芬）；既有达尔文，亦必有文人如嘉来勒（通译卡莱尔，英国史学家）。凡此者，皆所以致人性于全，不使之偏倚，因以见今日之文明者也。