新的文化观念首先在自然科学领域以引人注目的新宇宙观表现出来。直至19世纪末，西方的宇宙观主要建立在牛顿经典物理学的基础之上，一个井然有序、机械般运转的宇宙是牛顿理论所展示的家喻户晓的物质世界图画。然而，世纪之交，这一宇宙模式连同不可抗拒的因果规律已受到新的科学观念的冲击。挑战主要来自德国。除了前面述及的自然科学发现，对20世纪自然科学发展产生革命性影响的是阿尔伯特·爱因斯坦（1879—1955）的相对论。1905年，这位年仅26岁的犹太裔德国物理学家，在莱比锡《物理学纪事》杂志上发表三篇论文，提出“狭义相对论”，向盛行二百余年的经典物理学传统观念发起挑战。在全文只有9000字的《论动体的电动力学》一文中，爱因斯坦通过论证时间和空间的统一性以及时间、空间与物质运动之间的密切关联，否定了传统的绝对时空观，并通过论证质量和能量的关系，得出了一切质量都有能量、一切能量都有质量、能量等于质量和光速平方的乘积的著名结论。这一结论被用公式表述为：E＝mc2。这一理论揭示了原子内部所蕴藏的巨大能量的奥秘，为现代高能物理学的创立奠定了理论基础。1916年他又发表“广义相对论”，进一步从时间、空间和物质分布的相互关系上否定了传统的时空观，从而拉开了世纪之交物理学革命的序幕。
帝国时期仅次于自然科学发展成就的是历史学和社会科学的发展。在历史学领域，根植于浪漫主义历史循环论的兰克史学，是对启蒙时代的理性主义史学的超越性发展。利奥波德·冯·兰克（1795—1886）是19世纪德国史学界的泰斗，他以其漫长的学术生涯和所标榜的治史态度与方法，对德国和整个欧洲的史学发展带来巨大的影响。兰克出身于图林根一个中产阶级家庭，早年曾在莱比锡大学研习语言学和神学，以后由语言学转向历史学。1824年，他因发表《拉丁和条顿民族史》声名鹊起，次年被聘为柏林大学教授，从此开始了他那延续六十余年的专业研究生涯。兰克的巨大影响得益于他在柏林大学开创的研究班（seminar）以及他首倡的“客观主义”研究方法。兰克主张研究历史要客观、公正、重视对史料的掌握与考证，强调依照可靠的第一手资料撰写真实历史的原则。他把这一原则贯穿于他的研究班教学实践，直接间接地培养了上百名卓越的学者，使批判性的历史研究伸展到几乎所有时期和所有国家。依照上述原则，他先后撰写了16、17世纪欧洲许多民族的历史和包括《教皇史》在内的系列人物传记。他的全集多达54卷。晚年他企图以《世界史》来完成他那一系列有关西方各国的民族历史专论，但这部包罗万象的巨著最后只写到1453年。除了教学、著述，兰克担任普鲁士科学院成员达54年，主持柏林大学历史讲座前后46年。1871年退休后他仍笔耕不辍。由于著述宏富、治史严谨、门徒众多，兰克被称为“近代科学历史学之父”、“以科学态度和科学方法研究历史的第一人”。兰克史学研究的特点在于通过具体、深入的史实和对真实的个体的实证研究来确定历史的真实性，这与总结和探讨历史发展规律的“历史科学”判然有别。此外他否认理论在历史研究中的作用，反对对历史事件做出解释和概括，并以政治史为主要研究对象。这些都反映了他与理性主义史学在治史观念上的原则差别。
兰克的史学成就代表了19世纪实证研究的一个高峰，但在他身上仍可看到一个理念论者的形象。因为除了强调辨析史料，兰克还主张通过非理性的直觉体验包含在历史个体中的整体精神，以揭示历史的本质。这种矛盾性是他对启蒙主义的反叛，也为后人超越其史学传统提供了新的空间。在他身后，普鲁士学派、文化史学派、经济史学派的兴起，已使兰克史学面临新的挑战。其中号称兰克学派分支的普鲁士学派，在其最重要的代表亨利·冯·特赖奇克（1834—1896）那里，已背离兰克客观史学的传统，成为为德国统治集团公开辩护和效劳的御用史学。而在文化史学派代表人物卡尔·兰布勒希特（1856—1915）那里，兰克的史学模式则完全变成批判的对象。兰布勒希特试图在一般心理学法则的基础上撰写历史。他认为，历史不应只是对事件的叙述，而应当对变化做出解释，历史不应只是对个人的研究，而是对“社会心理”因素和人的共性的研究。兰布勒希特的批判未能撼动兰克史学的正统地位，但新的文化史观已成为与兰克传统的政治史相对抗的新史学思潮。以后，威廉·狄尔泰（1822—1911）高举“精神科学”的旗帜，倡导历史研究中对人的潜在意识和非理性力量的重视，开始了所谓理解的历史学研究，从而对德国历史编纂和社会科学研究的性质产生了重要影响。这一趋势与整个欧洲理性主义衰落和非理性主义思潮崛起的背景相互呼应，展示了德国历史研究的复杂图景。
表现在历史学领域不同文化思潮的冲突，在社会科学领域也有集中的反映。其中德国的社会学，不同于英、法的实证主义经验研究，更大的成果表现在受新思潮影响的历史社会学和文化人类学领域。斐迪南·滕尼斯、格奥尔格·齐默尔和马克斯·韦伯（1864—1920）是这一学派的杰出先驱。其中马克斯·韦伯由于其所开创的“理解社会学”成为德国社会学领域最有影响的代表人物。
马克斯·韦伯，1864年4月21日降生于德国图林根埃尔富特市一个富有的法学家家庭，5岁时随家迁居柏林，定居于西郊名流荟萃的夏洛腾堡，从小就受到浓厚的学术气氛的熏陶。1882年他入海德堡大学法律系学习，1884年转入柏林大学继续攻读法律，同时兼修历史课程。1892年在柏林大学获得教职，主讲罗马法和德国商业史。两年后，转到弗莱堡大学讲授政治经济学。1896年回到海德堡大学，从事经济学和农业政策的教学研究。1899年因患精神病获长假休养，曾游历英国、比利时、意大利和美国。1903年开始恢复学术创作活动。1905年发表《新教伦理与资本主义精神》，奠定了他的历史社会学基础，为他赢得巨大的声誉。以后，他的创作活力泉涌不止，新的研究成果接踵而来。到1920年去世，他已是德国社会科学界一位知名学者和教授。但直至30年代后期，他的思想才在英语世界广泛传播开来。二次大战后，西方学术界兴起“韦伯热”，并逐渐扩及东亚和许多发展中国家，他成为国际驰名的学术人物。今天，被称作与马克思、杜尔凯姆齐名的百科全书式的社会学思想家。
韦伯思想的核心命题是“理性化”。他认为，理性化的过程，即以理性了解和掌握自然界的规律，以理性方式组织生产和国家管理，是近代西方文明的主要特征。西方文明与世界上其他文明的不同之处在于，它在其自然观念和社会观念上完全根除了神话、巫术和各种神秘观念的影响；其国家组织拥有理性的文字宪法，以理性为基础制定的法律以及由依据理性法律规定管理国务的训练有素的政府官员所组成的官僚机构。这一理性化的过程之所以最先出现于西方，是新教伦理观念与资本主义发展的需要相一致的产物。同时他还解释了宗教价值观和伦理观是如何阻碍了理性化过程在中国和印度出现的原因。韦伯认识到理性有明显的两重性，它带来科学和经济成就的同时，又无情地打破了数世纪以来形成的传统，使生命丧失精神追求。所以，理性化的过程是一个“世界失去魅力”的过程。它将使人类感到空虚，使生活失去意义，并必然助长非理性冲突的产生和发展。因此，要维持理性就必须了解人类的非理性。他主张在社会学研究中，不能采用自然科学的方法，不能从社会结构或社会本身出发研究，只能从作为社会客体存在的个人及其社会行为出发，并运用“主观理解”的方法，通过“理解”影响人的行为的意图、动机、情感、意志等因素来把握社会。韦伯在政治社会学中，有关能以个人魅力吸引民众的非凡领袖人物社会作用的深刻分析，就说明了在所谓高度理性化的现代社会独裁者和煽动家仍能赢得众望的基本原因。这种研究取向和方法，反映了韦伯思想中德国唯心主义思维方式的传统影响，也是理性主义危机以及理性和非理性两种对立思潮所引起的冲突在帝国时期德国知识界的一种反映。在韦伯身上，19世纪理性主义传统和对非理性主义新精神思潮的体验，同时存在，他试图弥合两者冲突的努力以及由此引起的思想矛盾，是使他成为影响巨大，但又充满争议的社会思想家的重要原因。
如果说，在历史学、社会学领域富有影响的成果或多或少地反映出思辨的、非理性的思潮对实证的、理性主义思潮的冲击以及企图弥合两种思潮鸿沟的愿望，那么，在哲学领域，叔本华的悲观主义哲学和尼采的“权力意志论”及文化批判，则把非理性主义推向极端，对德国的精神生活产生了强烈的冲击和影响。
阿图尔·叔本华（1788—1860）属于前帝国时期的哲学家，是非理性的唯意志论思想先驱。青年时期，叔本华曾在柏林大学专攻哲学，受到康德、费希特的影响，也研究过印度哲学。1818年发表的《作为意志和表象的世界》，集中阐述了他的非理性主义哲学和悲观主义的人生观。叔本华认为世界的本质是人的意志而不是理性。意志是人的内驱力，是欲望，是支配人类行为的执著力量。由于意志和欲求总是得不到满足，因而它的本质是痛苦的，欲求是无止境的，痛苦是无边际的。对世界本质的肯定就是对生命意志的肯定，但这种肯定又无异于痛苦，因而要摆脱痛苦，就要抑制各种欲求，摆脱意志的束缚，否定生命意志。这样，叔本华的哲学就从非理性立场出发逐步陷入悲观厌世的虚无主义深渊。叔本华的哲学命运在其生前长期备受冷落，只是到1851年发表《附录和补充》之后，才开始受到人们的注意。但直至尼采接受了他的生命意志学说，并以权力意志说进行了新的超越之后，叔本华才成为这一思潮推崇的精神先驱。
弗里德里希·尼采（1844—1900），出身于萨克森罗肯镇一个新教牧师家庭。少年时期先后就读于瑙姆堡文科中学和浦弗达预备学校。20岁时进入波恩大学，学习神学和古典语言学。一年后转入莱比锡大学，由语言学转向哲学。1869年应聘担任瑞士巴塞尔大学语言学教授。1871年，出版第一部著作《悲剧的诞生》，从美学角度确立了哲学研究的起点，曾轰动一时，受到热烈赞扬，也遭到正统语言学家的猛烈攻击。1879年，尼采因患严重的神经衰弱症辞去教职。从这时起到1889年精神失常，他度过了10年漂泊不定的生活。为了寻找适合自己健康状况的气候，他辗转旅行于德国、意大利之间，从山到海，从海到山，没有职业，没有家庭，背井离乡，四处流浪。在流浪中他深沉地感受到孤独的痛苦，但为了自由地思考，他又感到需要孤独。在这10年中，他写下了他大部分的著作，在反思和批判中确立了自己的哲学体系和哲学观点。
尼采早年深受叔本华哲学思想的影响，以后又同音乐家瓦格纳有过一段亲密的交往。对这两人他都经历了由崇拜到否定、批判的转变过程，但终生也没有完全摆脱他们的影响。叔本华对尼采的影响是纯粹的精神影响，因为他们不仅素昧平生，而且在尼采进大学时，叔本华早已去世。但是当他不经意地读到《作为意志和表象的世界》时，立即就为作者的思考方式和生动笔触所感染。叔本华以意志为世界本质的说教及其所描绘的异常悲观的人生图景，引起了他的共鸣。当时的激动和感奋是他从未经历过的，好像这本书是专为他写的一样。但是数年以后，他逐渐超越了他所崇拜的前辈，用权力意志取代了叔本华的生存意志，并通过对人生的可悲性质采取挑战的态度来肯定人生，超越了后者的悲观主义人生观。他指责叔本华用个人忧郁的性格歪曲了世界的真相，决心用新的感受为生命的意义提供一种新的答案。
同音乐家瓦格纳的交往，是尼采一生中富有影响的事件。他们于1869年秋在瑞士相识。瓦格纳是叔本华哲学的信徒，他用音乐表现了叔本华哲学的精神，被尼采视为音乐领域里的叔本华。但是，瓦格纳深受德国市民喝彩的音乐风格，使他们之间产生了疏离感。他指责瓦格纳所倡导的歌剧音乐把音乐变成了对感官的刺激和麻醉，以迎合小市民的多愁善感情调，败坏了音乐的纯正风格。这样，他先后摆脱他早年崇拜的两位对象之后，进入创建自己哲学体系的发轫期。从1878年起，他先后写下了《人性，太人性了》（1876—1878）、《欢乐的科学》（1882年）、《查拉图斯特拉如是说》（1883—1885）、《善恶的彼岸》（1885—1886）、《道德的谱系》（1887年）、《反基督教》（1888年）、《偶像的黄昏》（1888年）、《看哪这人》（1888年）以及最终没有完成的主要哲学著作《权力意志——变革一切价值的尝试》（1901年出版）。