大科学家是推动科技发展的关键，他们能提供大量的科技值，触发科技的尤里卡时刻，或是带来强力的持久增益。大科学家的能力主要分为几种类型，一种是直接提供大量科技值，其效果通常与特定地形关联。例如伽利略伽利雷的效果是所在地每邻接一格山脉，就获得250点科技值。达尔文也能在所在地每邻接一格自然奇观时获得500点科技值，这类大科学家在放置在合适的地形时，可以瞬间推进数个科技的研究进度。
另一种类型是直接激活多个科技的尤里卡时刻，阿耶波多可以激活随机三个属于古典或中古时代科技的尤里卡。沙特萊侯爵夫人能激活随机三个属于文艺复兴或工业时代科技的尤里卡，薛定谔则可以激活随机三个属于原子或信息时代科技的尤里卡。这类大科学家能帮助自身快速跨越特定时代的科技，还有一类大科学家能提供持续的增益效果。
艾萨克牛顿可以为所在的学院区提供图书馆与大学建筑，并令自身文明的所有大学科技值+2，阿尔伯特爱因斯坦则能使文明的所有大学科技值+4。这种增益效果虽然不会立即提供科技值，但长远来看对科技发展的帮助更大。对于追求科技胜利的文明来说，某些后期的大科学家至关重要。卡尔萨根能为在建的太空竞赛项目提供3000点生产力，斯蒂芬妮克沃勒克则能使文明建造航天基地所属项目时生产力增加100%。
这两位大科学家可以大幅缩短飞向太空所需的时间，获取大科学家主要依靠积累大科学家点数，这些点数主要通过学院区建筑及其改良设施产生，也可以在伟人菜单中使用金币或信仰值直接赞助招募。由于大科学家数量有限且唯一，一旦被其他文明招募就会消失，所以需要时刻关注其他文明的招募动向，优先争取那些对胜利目标最关键的大科学家。
