歌德在魏玛从政11年期间，把主要精力放在管理国家大事上，但也进行了一些文学创作和科学研究。他研究过地质学、矿物学、植物学。
1777年，歌德被公爵任命为伊尔美瑙矿总监一职，他每次到矿区视察，总是随身带着锤子，采集岩石标本。
有一次，歌德又得到一个到矿区视察的机会，他高高兴兴地带着人出发了。
当他们来到了一个山脚下，歌德发现一个危险的斜坡上有一块美丽的石头，那是一种表面蓝黑色的原始花岗岩，想要采集到它是一件非常不容易的事。
歌德太想得到这块岩石了，他叫来同行的一个小伙子和自己向山上爬去。可是，他们刚爬到一半，由于山势险峻，那位小伙子就打退堂鼓了。歌德说：“就算是摔断了腿，我们也要将这块石头采到，这真是一块难得的宝贝，要知道，我们两人是在做一件很伟大的事情呢！”
最后，歌德踩到小伙子的肩膀上，终于摸到了那块石头，用锤子敲击下了那块岩石。
在歌德身下的小伙子吓得真是够呛，直至歌德从他的肩膀下来后，他才敢擦了一头冷汗，问歌德：“先生，我实在不明白，您什么都有了，为什么要这么拼命地去采集一块石头呢？”
歌德摸着手中的花岗岩说：“我就是为科学和艺术而生的，这块石头虽小，但它却具有很大的研究价值啊！”
在魏玛生活的日子里，歌德在科学上不仅有对岩石的研究，还在人的形成方面有所发现，而这个发现与他喜欢的绘画有关。
歌德从幼小就喜欢画画，在莱比锡又跟美术教授奥塞尔学过绘画知识和技巧，他画出来的画，虽然不像他写的诗那样精彩，但也看得过去。到了魏玛，每当他感到疲劳或心烦意乱时，就以绘画为兴奋剂或镇定剂。有时他整天地画画，主要画大自然的风景。
他提倡人们去学绘画，因此，他特别关心魏玛美术学校。当他得知美术学校的一些老师和学生不懂解剖学时，就想给他们开这门课程。歌德在莱比锡学习过解剖学。为了开好这门课，他又跑到耶拿大学复习解剖学，像学生一样坐到教室去听课。
一次，歌德去实验室的时候，正赶上一场关于人的尸体的解剖，他参加了整个的解剖工作。
这时，歌德忽然想起一个科学命题，就是一些学者认为人与动物头骨的区别，就在于人没有颚间骨；另一些学者反对这种看法，认为人也应该有颚间骨，只是还没被发现。
这之后，歌德又在实验室里找到了猿猴的颚间骨，他还意外地发现了人的骨头和猿猴的骨头有很多相似的地方。
带着这些疑问，歌德的脑中立即产生了一个奇怪的想法，那就是人的模样最初应该是和动物差不多的，只是随着时间的推移才进化成现在的样子的。
歌德把自己的想法告诉给了一个医学朋友，这位朋友被歌德的想法吓了一跳，说：“这怎么可能！人是上帝按照自己的模样创造出来的，怎么可能是由动物演化而来的呢？你这样说可是对上帝的大不敬呢！”
不能得到朋友的赞同，歌德只好给魏玛的赫尔德尔写信，他的信中说：“赫尔德尔先生，您一定没有想到，我在耶拿大学的实验室里发现了一样东西，它不是金子，也不是银子，而是人的颚间骨啊！我激动地把人的和兽的头盖骨作了比较，看到了它们之间的关系，因而发现，这就是问题之所在！我请求你现在千万别声张，因为事情必须保密，这必然使你也十分高兴，因为这颚间骨恰似使人最终变成人的最后那块石头一样，没错，准是它！多有意思。”
后来，歌德又亲自写了一篇《上颚之颚间骨人兽相同说》的论文来说明自己的发现。
但歌德的论文遭到了解剖专家们的反驳，他们对歌德的发现不屑一顾，他们说：“这个荒唐的想法只是诗人的妄自猜想，人怎么可能有颚间骨，又怎么可能和动物的骨头相似呢？我们人类天生就是这个样子，怎么可能是从动物进化而来的呢？我们是专门解剖研究人体结构的，都没有发现这些问题，歌德只是一个外行，怎么可以胡扯一通呢！”
所有的人都反对歌德的观点，歌德却觉得自己一生中最幸福的时刻就是做出了科学发现的那一刹那。
直至一个世纪以后，达尔文的发现证明了歌德的观点，后来的科学家们都非常佩服当年歌德的惊人才能。
