La expansión de las ambiciones imperiales que afectaba tanto a la conquista y colonización del Nuevo Mundo como a las posesiones europeas y peninsulares trajo consigo la promoción de actividades relacionadas con las ciencias náuticas. Los objetivos científicos estaban estrechamente entrelazados con los militares. Hay que tener en cuenta que la información que se reunía en tiempo de paz era la que servía como preparación para la guerra; información como el conocimiento hidrográfico de las rutas marítimas, la situación de ciudades y puertos mediante coordenadas de longitud y latitud, o las vías de comunicación terrestre a través de la cartografía.
América significó la confluencia y multiplicación de potentes intereses, de carácter claramente político y económico, pero también, e indirectamente, científico. Los personajes de perfil científico-militar -como Antonio de Gaztañeta (1656-1728), que simbolizaba cabalmente "la vida estudiosa y esforzada del marino con inquietudes científicas"- protagonizaron las misiones americanas, que permitieron avances en construcción naval, cartografía y ciencias naturales. Pero también avanzaron las ciencias geodésicas y la astronomía, en particular en cuestiones relacionadas con la figura de la Tierra y la determinación de puntos geográficos. El pasaitarra José Joaquín Ferrer (1763-1818) es un buen ejemplo del marino que cultivó la astronomía y la geografía física.
Durante los siglos XVIII y XIX la preocupación de las autoridades vizcaínas por la carencia de pilotos para la flota mercante se plasmó en diferentes iniciativas educativas. Acaso la más destacada fue la creación de la Escuela de Náutica (o Museo Matemático) de Bilbao en 1740, impulsada por la Diputación de Vizcaya, el Ayuntamiento de la Villa y el Consulado. Pionera en el Estado, obtuvo en 1783 la facultad para examinar y expedir los títulos de Piloto. El centro mantuvo una relativa continuidad durante los varios siglos de funcionamiento, interrumpiendo la enseñanza sólo por motivos bélicos (durante las guerras carlistas). Fue, sin duda, la más importante de las escuelas náuticas vascas.
Fuera de la capital vizcaína también se dieron numerosos esfuerzos por impulsar los estudios de náutica y matemáticas, especialmente durante la época ilustrada. Uno de los casos más documentados es el de la Real Sociedad Bascongada de los Amigos del País, que hacia principios de la década de 1770 promovió, con gran ambición, un plan de estudios náuticos en Bergara. En San Sebastián, el Consulado donostiarra financió una escuela de pilotos de altura, aunque la docencia fue muy irregular. Igualmente, a remolque de los intereses de la Marina francesa, se extendieron durante el siglo XVIII escuelas de hidrografía por los principales puertos del litoral atlántico, llegando a establecerse centros como los de Baiona, Donibane Lohitzune y Hendaia. Todas estas escuelas fueron impulsadas y financiadas por instituciones locales (cofradías, consulados, ayuntamientos y diputaciones), para el servicio de pescadores y de pilotos y marinos mercantes.
Las aportaciones de los maestros náuticos fueron importantes, pero su enfoque era fundamentalmente "empírico". Sus tratados carecen generalmente de fundamentos matemáticos, aunque, no obstante, son valiosos desde el punto vista instructivo e incluso pedagógico, teniendo influencia en el aprendizaje de pilotos aún a finales del siglo XIX; a través de tratadistas como José de Mazarredo (1745-1812), autor de obras como Lecciones de Navegación para el uso de las Compañías Guarda-Marinas (1790); Andrés de Poza (1547-1595), a quien se deben textos como Hydografía (1585); Antonio de Gaztañeta (1656-1728), que produjo obras como Norte de Navegación (1692); José Vicente Ibáñez de la Rentería (1699-1760), que publicó el libro titulado Explicación del Círculo Náutico astronómico Universal (1738); Miguel Archer (1869-1752), que escribió Lecciones Náuticas (1756); Jacques Garra (1736-1808), autor de Éléments de la science du navigateur (1780-1808); y Manuel Zubiaur y su Arithmetica practica, para instruir la jubentud (1718).