這時候，耶拿大學的自然科學研究所開展了多方麵的活動，歌德便繼續在礦物學和植物學方麵的研究。在他廣泛的研究中，最有成就的是1790年發表的內容在數千頁以上的《植物的蛻變》及1810年發表的《顏色學》。
歌德的《顏色學》並非是以數據為基礎的理論研究，而是以非現實性的、抽象的理論加以推論。他激烈地反對牛頓利用棱鏡把光分為各種顏色，他認為光是一種整體的物質，不含其他色彩。當然隨著時代的進步，科學證明歌德是錯誤的。《顏色學》出版後，業內反應冷淡，這使歌德非常失望。不過，雖然這部《顏色學》學術上的價值不多，但我們卻可以從此書中對歌德的觀察方法窺視一二。
眼睛是依靠光而存在的。光線是由動物的相關機能或視覺輔助組織所產生，所以視覺的發生是由眼睛內麵的光和外來的光相映而成。
可能沒有人會反對光和眼睛的直接關係，但人們也很難同意這兩者是同樣的。舉一個比較容易了解的例子：在黑暗中，利用想象力，可以看到明亮影像的幻覺；在夢中，雖閉著眼睛，也可以看到明亮的光線，而當我們醒來之後，稍有光線傳入眼睛內，馬上就看見外物。因此我們可以說這個視覺組織一受到機械性的刺激就會出現光和色彩。
經常根據各種秩序處理事情的人們一定會注意到，我們還沒清楚地說明色彩到底是什麽。對於這個問題，我想暫時保留不予回答。我們先來詳細說明色彩是如何出現的。色彩是和眼睛感覺有關的有規則的現象，這種感覺要受到自然的影響，譬如盲人絕不會討論有關色彩的問題。
歌德對自然科學的研究投注了很大的心血，但卻並不像認識席勒之前那麽徹底專注地研究。他這一時期的文學作品也很多。1806年，《浮士德》的第一部宣告完成，他的“威廉·邁斯特係列”也開始了《漫遊時代》的創作，這本書的最初幾章，充滿了神聖氣氛。