Die Anfänge des heutigen Sachunterrichts gehen auf den anschauungsgebundenen Realienunterricht im 17. Jhd. zurück und sind mit den Aufkommen des empirisch-deduktiven Wissenschaftsverständnis verbunden. In dem für die weitere Entwicklung des Realienunterrichtes wegweisenden Buch „Orbis sensualium pictus“ (Comenius 1658) finden sich neben handwerklichen Themen auch Unterrichtsinhalte aus der Biologie und Astronomie. Mit der Aufklärung wird „dem einzelfachlichen Realienunterricht in der philanthrophischen Schulpraxis […] eine dominante Stellung“ (Götz 2007, S. 223) eingeräumt und deshalb im Grundschulalter in Erdkunde und Naturlehre unterrichtet.
Mit der Entwicklung des heimatkundlichen Unterrichtes im 19. Jhd. als fächerintegrierender Unterricht rückt der Heimatbezug stark in den Blickpunkt. Der heimatkundliche Unterricht enthält mit Geographie und Tier-/Pflanzenkunde naturwissenschaftliche Themen, wenngleich diese mit der durch die Konzeption bedingten Hinwendung zum Nahraum der Kinder eine gewisse Beschränkung erfahren. Nach der Märzrevolution 1848 wird der heimatkundliche Anschauungsunterricht mit seinen auch naturwissenschaftlichen Inhalten aus den preußischen Volksschulen verbannt. Erst in den 70er Jahren des 18. Jhd. findet die Heimatkunde wieder Eingang in Schulordnungen, nun jedoch mit einer starken Fokussierung auf erdkundliche Themen. Untersuchungen zeigen aber, dass bis ins 20. Jahrhundert in ländlichen Gebieten „ein Unterricht betrieben wurde, der sich unter weitgehendem Ausschluss der Heimatkunde auf den Erwerb der Kulturtechniken und auf religiöse und vaterländische Gesinnungsbildung erstreckte“ (Götz 2007, S. 226). Naturwissenschaftliche Inhalte dürften somit nur in städtischem Umfeld einen nennenswerten Anteil an diesem Unterricht gehabt haben.
Anders in Entwürfen der Reformpädagogik. So ist für John Deweys in seiner Laborschule das Selbst-Tun ein wichtiger Bestandteil des Lernens. In seinem Entwurf von einer Schule ist neben einer Werkstatt ein physikalisches und chemisches Labor für die Schüler vorhanden (vgl. Dewey 1900, S. 54).
Ab der Zeit des Ersten Weltkrieges ist eine verstärkte Entwicklung zu einem „Gesinnungsfach“ zu beobachten. Hier tritt die Vermittlung von Sachwissen gegenüber einer „distanzlosen Identifikation“ mit der Heimat in den Hintergrund. Dies ist in der Weimarer Republik nur regional der Fall, zu Zeiten des Nationalsozialismus und des Marxismus-Leninismus jedoch vorherrschend. Es gibt aber wenige Erkenntnisse darüber, inwieweit diese Vorgaben den tatsächlichen Unterricht prägten (Götz 2007, S. 228).
In der Heimatkunde waren zu dieser Zeit immer noch erdkundliche Themen dominant. So zeigte eine Untersuchung von Höcker 1968, dass über 70% der Heimatkunde erdkundliche Inhalte und nur weitere 10% andere naturwissenschaftliche Inhalte hatte (Einsiedler 2002, S. 29).
Mit der nach dem Sputnik-Schock einsetzenden Wissenschaftsorientierung entsteht der Sachunterricht als propädeutischer Fachunterricht. Diese Neuorientierung ist stark auf naturwissenschaftliche Inhalte ausgerichtet (Götz 2007, S. 228f), erfährt jedoch ab der Mitte der 70er Jahre Korrekturen bzw. Änderungen. Mit der Lebensweltorientierung sowie der Forderung nach Erfahrungsnähe und Eigentätigkeit gewinnt nun die Kindorientierung wieder größere Bedeutung. Der Sachunterricht als integrativer Unterricht hat jetzt die Absicht der Begegnung zwischen Kind und Sache.
Im Lehrplan Sachunterricht Rheinland-Pfalz (1984) sind acht von 15 Erfahrungsbereichen naturwissenschaftlichen Inhalten zuzuordnen. Dies zeigt eine naturwissenschaftliche, fachliche Ausrichtung des Sachunterrichts.
In den fünf Perspektiven des Sachunterrichtes der GDSU (2001, S. 6) finden sich naturwissenschaftliche Inhalte in den Perspektiven naturbezogenes, technisches und raumbezogenes Lernen. Diese Perspektiven finden sich auch im aktuellen Teilrahmenplan Sachunterricht Rheinland-Pfalz (2006) wieder. Letztere fordert für den Sachunterricht: „Er (der Sachunterricht) bietet Anlässe zum Staunen, Erkunden, Forschen, Entdecken“ (Teilrahmenplan Sachunterricht 2006, S. 6). Naturwissenschaftliche Inhalte sind somit auch grundlegender Bestandteil des aktuellen Rahmenplans in Rheinland-Pfalz.