對於自然山水成因規律的科學探索，早有許多科學家作出過卓越的貢獻，如宋代科學家沈括曾考察雁蕩山風景地貌的成因，認為是流水對地形的侵蝕作用形成的。明代地理學家徐霞客，前後用30年時間，遍歷中國名山大川，考山脈，探河源，洞察山川的美學特徵，並探究其成因，尤其對岩溶地貌的考察研究，遙遙領先於世界岩溶地貌科學的前列。
用現代自然科學來研究名山大川，開創於本世紀之初，而全面廣泛地研究山水自然科學，如地質、地貌、植被、水文、氣候、生態等科學，則是解放以後的事。據筆者對全國大多數傳統名山大川考察來看，尤其是山岳風景區，其自然景觀的典型性，多具有較高的科學價值，也就是說，中國傳統山水觀認為具有美學價值的自然景觀，今天從自然科學觀點來看，也往往具有某類或幾類科學價值。因此，我國的名山大川，不僅是審美對象，而且是研究和了解地球演變的天然博物館。隨著現代自然科學的發展，人與大自然的精神關係也將進入新的美學和科學教育的時代。
隨著人與大自然精神交往的深化和山水文化的豐富和發展，名山大川的功能也在不斷地豐富和發展，形成今天以審美和科學教育為主的多功能的精神文化活動中心。