为了实现“科技兴农”的愿望，孙中山还曾考察外洋。他看到英国本属不毛之地的挪佛郡，因依科学察其土宜，而大获其利；“伊里岛田卑湿，嗣用机器竭其水，土脉遂肥”。于是，他立撰《农功》一文，指出西方农业之所以发展，正在于能“集各方之物产，考农时与化学诸家，详察水利，各随土性，各种所宜”，而且最近又用电气之法，使草木果蔬，萌芽既速、长成更易。为此，他主张派员赴泰西各国，学习树艺农桑、养蚕牧畜、机器耕种、化瘠为腴一切善法，回国推广。并强调“以农为经，以商为纬”，发展科学技术，此乃“强兵富国之先声，治国平天下之枢纽也”。这无疑是一篇“科技兴农”，进而“科技救国”之宣言。
1894年，孙中山在《上李鸿章书》中全面阐述了他的“科技救国”理论。
他指出，“富强之大径，治国之大本”，在于“人能尽其才，地能尽其利，物能尽其用，货能畅其流”。而这四者的核心就是科技。在孙中山看来，要达到“人能尽其才”，必须效仿泰西讲学，宣传科学；认为泰西诸邦之所以崛起近世，“凡天地万物之理，人生日用之事，皆列于学之中”，也即科学发展是为关键。
而要达到“地能尽其利”，也在农政有官、农务有学、耕耨有器。认为兴农艺师必须要有农家之地学、化学，以“明其理法”，改造良田；要有农家之植物学、动物学，以“别种类之生机，分结实之厚薄，察草木之性质，明六畜之生理”；要有农家之格物学，使“日光能助物之生长，电力能速物之成熟”；要有农家之医学，使“蠹蚀宜防，疫疠宜避”，而且必须孜孜以求“农器之精”。而要达到“物能尽其用”，同样在于“穷理日精，机器日巧”，“穷理日精则物用呈，机器日巧则成物多”。孙中山相信只要学习西方，参行新法，其时不过20年，中国将“驾欧洲而上之”。他甚至愿意回国后，至内地、新疆、关外等处察看情形，何处宜耕、何处宜牧、何处宜蚕，详明利益，尽仿西法，招民开垦，集商举办。表现了他“科技兴国”的殷切之心。
然而，中国积弱，已非一日，近乎改良的“科技救国”愿望无法实现，特别是《上李鸿章书》如石沉大海。这使孙中山幡然醒悟，决心彻底摧毁目前极其腐败的统治，“在行政的体系中造成一个根本的改变”。他强调指出，那种认为只要说服李鸿章之流相信西方文明和输入机器以救中国，“真是和使吃人的野兽改用银制餮具，想借此把它们改变成素食者是同样的荒唐”。尤其面对强邻环视，瓜分豆剖之中国，孙中山不禁大声疾呼：“亟拯斯民于水火，切扶大厦之将倾。”从此，他创兴中会、同盟会，从事革命，暂时放弃了“科技救国”的改良主张。然而，经过十几年的奋斗，中华民国建立了，但他环顾宇内，却找不到支持力量，缺乏独立的资产阶级的支持，国民又如此冷漠。他深感孤军奋战，身心憔悴。“国力未充，民智未进”的状况，使他深知，欲图根本上的变革，只有“精进学问”。孙中山遇到了一个近代中国思想家普遍面临的文化整合的重大任务。他开始认识到“共和之实能举与否，则当视国民政治能力与公共道德之充足以为比率”，“政治之隆污，系乎人心之振靡”，而社会的发展必须“物质文明与心性文明相待而后能进步”。他总结民国以后种种失败，主因党人精神不行、心理不行和知识不行，从而极有针对性地提出知难行易说，作为心理建设之基础。其时适逢新文化运动开展，孙中山愈益看到思想与心理改造的作用。他在给海外同志的信中赞赏：“此种新文化运动，在我国今日，诚思想界空前之大运动……吾党欲收革命之成功，必有赖于思想之变化。兵法‘攻心’，语曰‘革心’，皆此之故。”他要求党人“将学说广为传布，以变易国人之思想”。从此，孙中山开始了一场新的革命，那就是把握世界潮流，追踪科学发展之大势，运用科学，深入阐释科学，进行自己前所未有的心理建设，谋求运用科学进行政治和哲学思想的启蒙。
理性的投影、情感历程的体验，促使孙中山认识的发展。正是这种理性认识发展与情感心理体验的双重价值蕴藉，使孙中山能在极度苦闷的低谷之中，完成了从早年的“科技救国”到此时科学启蒙的文化把握。可以说，孙中山这一思想发展体现着整个近代中国从引进科技到科学启蒙的思想大势，也体现了孙中山思想之深入。
2.孙中山启蒙科学观之内涵
孙中山对科学的认识和论述是广泛而深刻的，他明确指出，“夫科学者，统系之学也，条理之学也”，“凡真知特识，必从科学而来”。可见，孙中山对科学已进入了理性认识时期。孙中山对比了中西文化，认为中国文化缺乏科学及其方法，而科学及其方法正是西方文化之核心和动力。他说，“中国之习闻，有谓天圆而地方，天动而地静”，这种数千年之思想见识，习以为然，然而如“以科学按之，以考其实，则有大谬不然者也”。而西方则因科学之进步，突飞猛进，到近代以后更以日加速。他在考察了日本以后，同样认为日本自维新以后，“社会之文明，学术之发达，工商之进步，皆科学为之也”。科学日益成为孙中山思想视野注目之焦点。为此，他介绍了大量科学家及其学说。如达尔文的进化论、牛顿的万有引力、拉巴刺的天文学、高弟叶的生物化学、巴斯德的微生物学、裴在略的有机化学、利里的地质学、圭哩的细胞学、高野的医学等等，几乎无处不讲科学。而且还介绍西方科学的逻辑方法，把它看成“诸学诸事之规则”、“思想行为之门径”。他真切地指出，西方文化之最大成就乃是科学技术，其次是民主精神和科学方法。因此，必须大力吸取西方科学技术、科学方法和科学精神，“迎头赶上去，便可减少两百多年的光阴”。在孙中山那里，科学及其方法是西方文化之核心，也是孙中山思想新发展之基础。
随着科学认识的发展和深化，孙中山开始阐释科学，“出国人思想于迷津”，实现新的文化整合。他认为自然科学正确地阐明了世界上的各种规律，由此使人类对于世界的认识才越来越加深。此如电学，自从使用指南针后，人类便开始注意研究磁铁之指南、磁石之引铁，进而发明电气之理。“往昔电学不明之时，人类视雷电为神明而敬拜之者，今则视之若牛马而役使之矣。”可见，孙中山揭示出，科学是役使自然的武器，它因事物的发展而发展。
他又根据化学史的发展，指出化学发展日新月异，以前之化学有有机体与无机体之分，今则已无界限之别，因为化学技术已能使无机体变为有机体了。
又有以前“所谓元素所谓元子者，今亦推翻矣”，“所谓元素者，更有元素以成之，元子者，更有元子以成之”。他又说：“自达尔文之书出后，则进化之学，一旦豁然开朗，大放光明而世界思想为之一变。从此，各种学术皆依归于进化矣。”可见，孙中山依据自然科学发展史得出了人类知识由不知到知的过程，以及随着世界不断进化而知识也不断发展的过程。这一理论与进化论思想一起成为孙中山批判“天不变道也不变”的形而上学僵死教条，以改造人心，进而实现文化整合的基本理论。