1453 yılında İstanbul’un fethiyle beraber Osmanlı Devleti bilim ve kültür alanında çok büyük bir sıçrama yaşamıştır. Fatih Sultan Mehmet İstanbul'u bir bilim merkezi haline getirmek için dünyanın dört bir yanından bilginleri şehre davet etmiştir. Bu dönemde açılan Sahn-ı Seman Medreseleri günümüzün üniversiteleri düzeyinde eğitim veren en önemli kurumlar olmuştur. Bu medreselerde hem dini ilimler hem de matematik ve astronomi gibi pozitif bilimler bir arada okutulmuştur. Kanuni Sultan Süleyman döneminde açılan Süleymaniye Medreseleri ise bu eğitim sistemini daha da ileriye taşımış ve tıp, matematik gibi alanlarda uzmanlaşmayı artırmıştır. Astronomi alanında Ali Kuşçu’nun İstanbul’a gelmesiyle beraber çok önemli çalışmalar yapılmış ve İstanbul gözlemevi geleneğinin temelleri atılmıştır. Takiüddin tarafından kurulan İstanbul Rasathanesi ise o dönemin en ileri teknik araçlarına sahip bilim merkezi olarak dikkat çekmiştir. Tıp alanında Akşemseddin mikrobun tanımına yakın ifadeler kullanmış, Şerafeddin Sabuncuoğlu ise cerrahi yöntemleri resimli kitaplarında anlatarak tıp tarihine geçmiştir. Mimaride Mimar Sinan’ın ortaya koyduğu eserler Osmanlı’nın estetik ve teknik gücünü dünyaya kanıtlamıştır. Süleymaniye ve Selimiye gibi camiler sadece ibadet yeri değil aynı zamanda büyük birer mühendislik harikasıdır. Hat sanatında Şeyh Hamdullah gibi isimler yazıya yeni bir kimlik kazandırmış, minyatürde ise Nakkaş Osman ve Matrakçı Nasuh dönemin olaylarını ve coğrafyasını görsel bir hafıza haline getirmişlerdir. Osmanlı sarayında gelişen Divan edebiyatı bu yıllarda en olgun dönemini yaşamış ve Baki, Fuzuli gibi büyük şairler yetişmiştir. Şehirlerde açılan kütüphaneler ve kitap çoğaltma faaliyetleri sayesinde kültürel birikim toplumun farklı kesimlerine yayılmaya başlamıştır. Matbaanın henüz yaygınlaşmadığı bu yıllarda el yazması kitapların süslenmesi, tezhip ve ciltlenmesi de başlı başına büyük bir sanat dalı haline gelmiştir. Sosyal hayatta kahvehanelerin ortaya çıkmasıyla beraber okuma ve tartışma kültürü gelişmiş, bu da halkın kültürel seviyesini yukarı çekmiştir. Osmanlı Devleti bu süreçte doğu ve batı kültürünü sentezleyerek kendine has ve çok güçlü bir medeniyet yapısı inşa etmiştir.
