Из произведений мыслителя мы узнаем, что он изучал звуковые колебания, состав воды в реках Молдавии (см. 7, 9), пытался решить проблему происхождения жизни на Земле. Рассматривая вопрос о способности зрения отражать предметы и явления, ученый пришел к выводу, что глаз устроен по принципу «внутренних оптических органов, являясь столь замечательным произведением природы», что способен воспринимать и воспроизводить различные цвета, но эти цвета находятся «в особом положении, как это экспериментально видно в некоторых различно расцвеченных телах, которые, меняя положение, меняют свои краски. Очевидно, это происходит по той причине, что материя была по-иному расположена» (11, 334). Изучение световых эффектов привело ученого к выводу, что цвета не зависят ни от света, ни от глаза, а заключены в самом рассматриваемом объекте. Кроме того, цвета не случайны, а внутренне присущи телам (см. 11, 145).
Кантемир интересовался природой света и радуги, а также грозовыми явлениями. «Материальной причиной грома, — по его мнению, — является очень тонкий газ, конкретизированный силой местных ферментов в серистую материю, однако этот эффект поистине чудесен и выходит за обыденные пределы природы» (11, 170). Об эффекте молнии и грома ученый писал: «Сила, производящая огонь, находится не в туче», но «горючая материя действительно находится в туче» (там же). Кантемир обращал внимание на тот факт, что гром мы слышим несколько позже, чем видим молнию. В действиях молнии его поражало то, что «из одной и той же причины производились различные эффекты»: в одном случае это разваленная каменная башня, в другом — нетронутые дома, но развороченный пол, в третьем — молния, «войдя через окно и поверхностно повредив в нескольких местах обе стены, не видно, куда вышла» (11, 170–172). Будучи не в состоянии научно объяснить эти явления (природа таковых полвека спустя была раскрыта Б. Франклином, М. В. Ломоносовым и Г Рихманом), Д. Кантемир апеллировал к «всевышнему», который, по его мнению, желал таким образом «запечатлеть страх перед его вечным именем» (11, 172). В то же время его питала надежда, что «наступят времена, когда наука разгадает тайны природы»; ее задача — открывать «то, что создавалось на основе известных принципов и что создает естественный непрерывный порядок, соответствующий его законам» (15, 13).
Кантемир интересовался также солнечными и лунными затмениями, которые он считал естественными явлениями природы. Ученый полагал, что, «когда Солнце диаметрально противоположно Луне и ударяет своими лучами в Землю прямо в центральной линии, тень Земли пирамидальной фигурой простирается до тела Луны, из-за чего Луна претерпевает затемнение» (11, 81).
Весьма интересны (хотя и не лишены порой наивности) также суждения Кантемира по вопросам минералогии. Возникновение минералов он объясняет следующим образом: кипение ферментов «захватило каждую свободную часть, и девственная Земля, точно беременная женщина, в глубоких слоях породила минералы и металлы» (11, 85). Минеральные воды, по его мнению, образуются благодаря тому, что «источники, которые идут по самым глубоким венам Земли и проходят по самым узким каналам, дистиллируются точно так же, как в трубах перегонного куба… Если те проходят через минеральные залежи, то воспринимают запах, вкус и специфическое качество этого минерала» (11, 159). Общий вывод Кантемира — все появляется и будет появляться «в соответствии» с законами природы; «то, что не возникло согласно законам природы, обречено на недолгую жизнь, и, следовательно, все должно будет вернуться на свое собственное и естественное место» (15, 17).
Мыслителя занимали и вопросы биологии, в частности проблема классификации животных, а также вопрос об ископаемых страны. В «Описании Молдавии» и «Иероглифической истории» показаны богатства растительного мира родного края; значительное внимание уделено земледелию, возделыванию зерновых и винограда, описанию домашних и диких животных. Последних ученый классифицировал по месту их обитания, образу жизни, строению тела, видам питания, манере поведения. Несмотря на отдельные неточности, эти описания представляют немалый научный интерес. Так, Кантемир первым указал на наличие в недрах Молдавии нефти (см. 7, 33). Им отмечены и другие важные факты (см. там же).
Изучая естественно-географические условия Молдавии, ее флору и фауну, Кантемир подошел к мысли о связи животных и растений и условий их существования, о влиянии среды на организм.
Произрастание диких и культурных растений, полагал он, зависит от природных условий: плодородия почвы, наличия рек и озер, климата и рельефа местности (см. 7, 34–37). Ученый пришел к выводу, что человек, являясь частью природы, состоит из таких же материальных частиц, как и все другие тела. В то же время он выделял человека из мира животных как «животное словесное», разумное, находчивое, предусмотрительное, осторожное, наделенное чудесной способностью создавать вещи, различать и выбирать их, сравнивать и рассуждать (см. 3, 344–346).