Hur stora resultat än Cartesius hade nått i matematiken och i den rena filosofin, i fysiken hade han blott åstadkommit gissningar, gripna ur luften, om tyngdens orsaker, om ljusets natur, om ebb och flod. Magnetens verksamhet förklarade han ur skruvformiga molekylers virvelrörelser.
Voltaire skrev sina Eléments de la philosophie de Newton (Elementen av Newtons filosofi)—som icke utgöra ett utdrag ur Newtons verk, utan en självständig utveckling av hans upptäckter i optik och astronomi. Kanslern d'Aguesseau vägrade tillstånd att trycka boken. Den kom ut i Holland. Voltaire erövrade hovet och adeln, damerna och abbéerna från Fontenelle, fattliggjorde de nya idéerna om tyngdlagen, om ljusstrålarnas brytning, avlägsnade massor av villfarelser och banade sålunda väg för D'Alembert och Lavoisier.
Han hade som naturvetenskapsman säkrare blick för vissa naturföreteelsers väsen än själva Réaumur och Euler och var i sina aningar och förmodanden långt före sin tid, fast han blev hämmad i sin forskning genom kemins dåtida låga ståndpunkt och genom omöjligheten av att noggrant kunna mäta och väga krafter och vikter. Han höjde sig med full självständighet över de naturvetenskapliga och metafysiska villfarelser, som på hans tid uppburos av de största namn (som Cartesius och Leibnitz). Det sunda människoförståndet, som hos honom var så utvecklat att det blev till geni, satte honom i stånd att genomskåda och skingra hjärnspöken och i stället bygga på erfarenheten.
Hans begränsning röjer sig även på naturvetenskapens område där, varest det sunda människoförståndet även i sin högsta utveckling icke räcker till. Han kunde då och då höja sig över själva Buffon, när denne hängav sig åt tron på en fantastisk uravling, och Voltaire utöste sitt hån över den föregivna maskart, som skulle genom självalstring uppstå ur mjöl och köttsaft. Men med sin alltför stora böjelse att anse det omedelbart självklara, det påtagliga, såsom det enda trovärdiga, kom han att betrakta försteningarna som tillfälliga bildningar, ehuru redan renässansens genialiske krukomakare, Bernard de Palissy, hade förstått deras verkliga natur. Och i sin i och för sig berättigade otro i fråga om bibelns syndaflodsmyt, som man ville bevisa genom de på berg funna skalen av musslor underkände han den riktiga, geologiska uppfattning, som Goethe längre fram fann så naturlig. I stället hade han i skarp motsats mot Goethe öppen blick för Newtons matematiska fysik, och tillägnade sig den induktiva forskningsmetoden.
I ett stort antal fall, där Voltaire drog det rätta i tvivelsmål, berodde detta endast därpå, att det för att vederlägga hans invändningar krävdes ännu ett århundrade av de mest djupgående forskningar; som t. ex. när han förkastade läran om energiens oförstörbarhet, enär vid oelastiska kroppars sammanstötning kraft går förlorad och emedan hos djuren uppstår kraft. Så var också hans samtid och han själv sysselsatt med det spörsmålet, varifrån kraften kom, när det av en gnista uppstod en brand.
Voltaire hade i Cirey fysiska apparater och dåtidens kemiska hjälpmedel, laboratorium och mörkrum. Han var den förste, som utförde ett av Newton antytt, icke oviktigt optiskt försök. Han stod genom sin iakttagelse, att om man blandar lika viktmängder av olika vätskor med olika temperatur, så erhåller blandningen icke medeltemperaturen mellan de olika vätskornas temperaturer, vid tröskeln till upptäckten av kropparnas specifika värme.
Och han hade blott behövt fullfölja sina tankar om metallernas förkalkning och luftens sammansatta natur en smula längre för att upptäcka syret och syrsättningen, upptäckter som först gjordes av Scheele år 1774, fullt 24 år senare. Därför ha också 1800-talets naturvetenskapsmän uttalat den största aktning för Voltaires kemiska forskningar.
Det var naturvetenskapen, som satte honom i stånd att ådagalägga skillnaden mellan dåtidens krigshistoria och den kulturhistoria, som han skapade. I hundratal av hans kritiska försök och brev framträder den naturvetenskapliga grundtanken, uttalad med käckhet och klarhet. Som historiker och poet såg han, tack vare sin andes smidighet, händelserna ömsom från den allmänna jordiska synpunkten (som i Karl den tolftes historia), ömsom från den överjordiska, från vilken jorden tar sig ut som ett klot bland de andra (som t. ex. hans Essai sur les moeurs och i Micromégas).
En historieforskning, grundad på naturvetenskap som Voltaires, visar ynkligheten av mänsklighetens hittillsvarande krigshistoria, referatet om den eviga striden om några remsor land, och mindervärdigheten av dess kyrkohistoria, denna sorgliga berättelse om mänsklighetens feberdrömmar angående högre väsendens vistelseort och uppenbaringar, vilket allt smyckas med namnet religion.