雌树在附近没有雄树的情况下不能产生种子，这一点由德国植物学家卡梅拉里乌斯最先观察到。1691年，卡梅拉里乌斯发现雌性桑树在附近没有雄性桑树的情况下不能产生种子，这在生物史上是一个重大的发现，生物史从此翻开了新的一页。1694年，卡梅拉里乌斯根据详细观察和移去雄花实验，证明花蕊是植物的雄性器官，子房与花柱是雌性器官。德国植物学家克尔罗伊特于1761～1766年认识到昆虫在传粉的过程起到了重要的作用，他用实验证明当用同种花粉与异种花粉同时向一种植物的柱头传粉时，一般只有同种花粉能起受精作用。1793年，德国的施普伦格尔指出由于许多花是雌雄异株的，雌雄同株的花也很可能是雌雄异熟的，因而植物界存在同种不同花之间或同种不同个体之间的杂交。
19世纪是植物生理的研究得到大发展的一个世纪，在这个世纪有很多杰出的生物学家涌现出来。1830年，意大利天文学家、显微镜制造者阿米奇观察到花粉管进入子房并进入胚珠的珠孔。1879年，德国植物细胞学家施特拉斯布格确定花粉粒中通常有二核结构，他的学生甚至还看到了3个核。后来，施特拉斯布格描述了胚囊的发育与精卵之间的结合，但他还不清楚另一精子去向何处，这个精子的去向直到1898年才由俄国植物学家纳瓦申发现，纳瓦申观测到了被子植物双受精现象，这样植物受精的全过程才得以揭示。
19世纪前叶，一些学者将研究的重点放在了隐花植物身上，他们试图从隐花植物中寻找与被子植物相似的两性器官，他们发现藓类的精子器和颈卵器相当于被子植物的雄蕊和子房。1844年，瑞士植物学家内格利发现蕨类原叶体上也有两性器官的相应结构。1849年，德国植物学家霍夫迈斯特确定了游动精子与颈卵器内卵细胞的受精，指出藓类和蕨类的生长发育被有性生殖中断，这种情况一直延续下去，成为一种世代交替。1855年，德国植物学家普林斯海姆在一种平常的藻类中观察到了受精的全过程。
黑尔蒙特所做的著名的柳树桶栽实验是植物营养研究的开端。17世纪，比利时人黑尔蒙特将一株柳树种在一个桶内，桶内的土是定量的，他只给柳树浇雨水，5年后柳树长到约170磅，但桶内土壤损失极少，甚至可以说几乎没有减少。18世纪，英国人黑尔斯测量了从根吸收的水和从叶面散失的水，以此确定蒸腾作用，并将这两个因素与土壤湿度相比较，从而查明了从根吸收的水和从叶面散失的水二者的关系，并计算植物茎内水的上升速率，证明植物茎内水的上升速率与叶子蒸腾速率有关。1727年，黑尔斯提出植物通过叶子吸收空气中的某些成分，并使空气中的某种成分转变为植物体内的固体成分的观点。1771年，英国化学家普里斯特利根据在一个封闭的容器内不更换空气则燃烧不能持久、动物不能继续存活的实际观察，推测自然界自身有复原空气的方法，他做了这样一个实验，在玻璃罩内放入一支点燃的蜡烛和一株绿色薄荷，结果蜡烛并没有因为空气的“损坏”而熄灭，从而证明可以恢复因蜡烛燃烧而“损坏了”的空气。1779年，荷兰人英恩豪斯在3个月内做了500多次植物对空气影响的试验，指出植物只有在阳光下才能通过其绿色部分改善空气，在阴暗处或夜间，植物并起不到恢复空气的作用。1782年，瑞士牧师塞内比埃进一步证明了植物利用水和二氧化碳可将空气复原。1804年，日内瓦人索绪尔指出植物产生的有机物总量及释放的氧远超过所消耗的二氧化碳，由此认为光合作用还必须有水的参与，从而确定了光合作用的概念：光合作用是绿色植物以阳光为能源，以二氧化碳和水为原料而形成有机物和氧的过程。1845年，德国医生迈尔在光合作用中引入能量的概念，指出植物可以把太阳能转变为化学能储存起来，在需要的时候再把这种化学能拿出来使用。
植物的生命活动以水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用等基本代谢为基础，表现为种子萌发、生长、运动、开花、结果等生长发育过程。植物的生命活动是相互联系、相互依赖和相互制约的，了解了植物的生理，对于农业生产和人类的长远发展是有着重要意义的。