Durante il Rinascimento, grazie all'invenzione della stampa, i lavori dei classici e gli scritti dei medici arabi ebbero grande diffusione nelle Università, portando alla riscoperta della fisica greca. Gli studi teorici sulla prospettiva, già iniziati a partire da Giotto, raggiunsero il massimo sviluppo nelle opere pittoriche del Rinascimento italiano, contribuendo alla rinascita della geometria euclidea. Leonardo, inizialmente favorevole alla teoria della visione di stampo platonico, successivamente cambiò opinione. La pubblicazione nel 1543 di La fabbrica del corpo umano di Andrea Vesalio rappresenta una rivoluzione epocale per gli studi medici, anche se l'anatomia dell'occhio rimase quella convenzionale, ereditata dal pensiero greco e arabo. Fra quanti si occuparono dell'occhio e della visione, val la pena di citare Gian Battista Della Porta (1535(?)-1615).

Agli inizi del Seicento, i problemi legati alla visione erano ancora tutti aperti: come vediamo? Cioè, quale relazione esiste fra gli oggetti del mondo esterno e la visione che noi ne abbiamo? E' corretta la teoria intromissiva cara a Democrito o quella emettitiva di Pitagora o è possibile che sia nel vero Platone?

 Giovanni Keplero (1571-1630) formulò l'ipotesi che il cristallino giocasse un ruolo fondamentale nella visione, consentendo ai raggi di luce di focalizzarsi all'interno della cavità orbitale, Keplero parlò dell'immagine come di una "pictura" che se fosse stata una reale immagine ottica, avrebbe dovuto essere riflessa e invertita, cosa confermata dalla dissezione dell'occhio di bue, condotta abilmente da Christoph Scheiner. Il lavoro di Keplero fu fondamentale per i successivi sviluppi dell'ottica moderna, di cui a ragione può essere considerato il fondatore. Se da un lato si susseguivano scoperte importanti, come quella del gesuita Francesco Maria Grimaldi sulla diffrazione, rimaneva aperto il problema fra la "pictura" oggettiva  e il mondo soggettivo che l'uomo distingue; ipotesi basate su misteriose corrispondenze fra microcosmo e macrocosmo continuarono a fiorire ; basti citare Robert Fludd (1574-1637), un medico alchimista del tempo.

Anche l'uso delle lenti veniva considerato un artefatto: chi può affermare che la lente non sia uno strumento per far vedere cose che in realtà non esistono? Non a caso molti aristotelici rifiuteranno di guardare nel telescopio di Galileo (1564-1642). Nel dibattito intervenne anche Thomas Hobbes (1588-1679) che nei suoi lavori sostenne che la luce si propagava istantaneamente in un mezzo attraverso un fronte d'onda; secondo il filosofo inglese la visione non consisteva semplicemente in una risposta a stimolazioni meccaniche che colpivano l'occhio, ma comportava un processo di apprendimento attivo. Anche il padre del meccanicismo,  René Descartes (1596-1650), portò al dibattito contributi fondamentali, anche se le sue idee furono criticate da molti contemporanei, come ad esempio il grande gesuita Athanasius Kircher. Mentre il filosofo francese aveva ipotizzato che la luce si muovesse a velocità infinita, gli studi del danese Ole Rømer (1644 - 1710) permisero di capire che essa era dotata di una velocità molto elevata ma determinabile; lo scienziato ottenne i suoi dati nel 1675, grazie allo studio delle eclissi dei satelliti di Giove. Il fisico olandese Huygens (1629-1695), formatosi alla scuola del meccanicismo cartesiano, abbozzò una teoria ondulatoria della luce nel Trattato sulla luce (1690); la teoria si rifaceva a quella elaborata da Hooke nel 1665 e contribuiva ad aprire il dibattito se la luce fosse di natura corpuscolare o costituita da onde. Anche Robert Boyle si occupò del problema dei colori, aprendo la strada a importanti innovazioni in campo chimico. Newton nel 1672, in un esperimento divenuto celebre, chiarì la natura dei colori dal punto di vista fisico. Nel 1688 William Molyneux (1656-1698) si inserì nel dibattito sui meccanismi della visione, inviando una lettera a John Locke (1632-1704) in cui era formulata una domanda cruciale: può un uomo cieco dalla nascita, una volta recuperata la vista, distinguere gli oggetti con il solo ausilio di questa?

Già Durer raffigurava il suo leprotto con una finestra che si riflette nell'occhio. Clicca sull'occhio della lepre.