Dalla fine del secolo XVIII ai primi decenni del XX, Trieste conosce uno straordinario sviluppo culturale. La rapida crescita del porto e la necessità di nuove tecnologie incentivano la ricerca nel campo dell'ingegneria meccanica e navale. Nella prima metà dell'Ottocento vengono fondati il Cantiere S. Marco e le officine della Fabbrica Macchine di S. Andrea, e viene brevettata l'elica, come strumento di propulsione per le imbarcazioni.
Anche le scienze naturali ricevono un forte impulso nella "regia imperial Mittel Europa".
La fregata "Novara" dell'Arciduca Massimiliano d'Asburgo parte nel 1857 per un viaggio naturalistico che la porterà, nei successivi tre anni, a raccogliere informazioni e reperti scientifici in tutti i continenti abitati. È solamente la punta dell'iceberg di un fervore di studi naturalistici che condurrà non solo agli esperimenti di giardinaggio scientifico del Parco di Miramare, ma anche al formarsi delle preziose collezioni scientifiche raccolte nel Civico Museo Ferdinando Massimiliano, alcune delle quali verranno esposte nelle principali città d'Europa. Non ultimi gli studi paleontologici, geologici e archeologici legati alla geografia e alla storia della area giuliana e dell'Istria.

Già alla fine del XIX secolo, sorgono a Trieste numerosi Istituti che svolgono un cospicuo e sistematico lavoro di osservazione scientifica nei campi dell'astronomia, della geofisica e della biologia marina. Dopo la fine della Seconda Guerra Mondiale questa tradizione viene rivitalizzata dalla creazione di autonomi enti di ricerca attivi in quelle discipline e dall'espansione dell'Ateneo, che si arricchisce di nuovi dipartimenti scientifici e si impegna in importanti progetti di collaborazione internazionale. È questo l'humus scientifico nel quale nascono prima il Centro Internazionale di Fisica Teorica (ICTP) e poi la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA), che apriranno la strada al complesso di istituti tecnico-scientifici denominato "Sistema Trieste". Negli anni '80 nasce infatti l'Area Science Park, uno dei principali parchi scientifici multisettoriali d'Europa, che ospita centri e facilities di livello internazionale, tra i quali il Centro Internazionale per l'Ingegneria Genetica e le Biotecnologie (ICGEB) e il Laboratorio di Luce Sincrotrone "Elettra".

A Trieste la tradizione di studi sulla mente risale ai primi anni del XX secolo, quando viene aperto il moderno frenocomio di S. Giovanni (dove negli anni '70 si assisterà al rivoluzionario "Esperimento Trieste" di Franco Basaglia), mentre la psicanalisi entra in Italia passando attraverso i caffè letterari della città. Dagli anni '50, con lo sviluppo dell'Università, si assiste al formarsi, attorno alla figura carismatica di Gaetano Kanizsa, di una vera e propria scuola di Psicologia della Forma. Successivamente, sempre presso l'Università, si accendono numerose linee di ricerca negli svariati campi di indagine delle neuroscienze ad opera di gruppi di scienziati recentemente raccolti nel centro interdipartimentale BRAIN. Le neuroscienze ricevono un forte impulso anche presso la SISSA che, dagli anni '80, apre un settore di biofisica interamente dedicato allo studio della biologia molecolare e cellulare dei tessuti nervosi e successivamente uno dedicato alle neuroscienze cognitive. La SISSA, assieme all'Università e agli Ospedali di Trieste e di Udine, si fa oggi promotrice della creazione a Trieste di un avveniristico centro per la neuroimmagine.