Кроме литературных произведений, Гёте писал и работы по естественным наукам.
Он издал ряд работ по сравнительной морфологии растений и животных, по физике (оптика и акустика), минералогии, геологии и метеорологии. Именно Гёте придумал термин «морфология». В труде «Опыт о метаморфозе растений» (1790) он проследил признаки сходства в устройстве различных органов растений. В области сравнительной анатомии животных Гёте принадлежит открытие межчелюстной кости у человека (1784, опубликована в 1820 году одновременно с другими анатомическими работами в мемуаре «Вопросы морфологии»). Выраженное в работе «К теории цвета» несогласие Гёте с Исааком Ньютоном, открывшим сложный состав белого света, было ошибочным, но взгляды Гёте на теорию цветов сохраняют историческое значение, главным образом, в области физиологии и психологии зрения.