Silva Rerum „Wasza Mość, który osobliwością nauki swojej stałeś się znajomym światu, wśród mnóstwa wielbicieli i u nas znalazłeś odpowiadający wartości swojej szacunek. Trwałą też mamy wolę okazania wam łaski Naszej w każdej okoliczności” – pisał do Galileusza Władysław IV w 1636 roku. Prośba o udostępnienie „dwóch lub trzech par szkieł do perspektywy”, na wzór tych wysłanych w 1612 roku pod Moskwę, stanowiła jedynie pretekst dla oferty pomocy. Władysław był jedynym władcą europejskim mającym odwagę interweniować u papieża w sprawie problemów uczonego z inkwizycją. 12 lat wcześniej Galileo zgodził się spotkać z podróżującym po Europie królewiczem poprzedzanym sławą księcia intelligente di cose di matematica. Władysław zamówił u niego kilka instrumentów optycznych, w tym mikroskop. Po roku 1635 na skarpie przy Villa Regia, przyszłym Pałacu Kazimierzowskim, ustawiano lunety ku podziwowi dworu i przybyszów. Jednym z pośredników pomiędzy Galileuszem a polskim władcą był Walerian Magni (1586-1661), kapucyn, filozof, dyplomata i fizyk. To on w obecności króla i całego dworu 12 lipca 1647 roku przeprowadził doświadczenie na istnienie próżni, m.in. przy użyciu szklanych rurek wykonanych przez szklarza królewskiego Kacpra Brunoria. Rozsławiony przez druki i relacje rękopiśmienne eksperyment spotkał się z zainteresowaniem u takich uczonych, jak Kartezjusz, Roberval, czy Pascal.
Inny królewski specjalista od soczewek hiperbolicznych, precyzyjnych mikroskopów i teleskopów, geograf i egiptolog noszący tytuł Regis Poloniae Architectus Tytus Liwiusz Burattini (1617-1681) zademonstrował na błoniach warszawskich model machiny latającej z ruchomymi skrzydłami (ornitopter). Unosząca się w powietrzu „za pomocą sznurka poruszającego sprężyny i kółka wewnątrz” konstrukcja z drewna, wielorybich kości i tkaniny wzbudziła w Europie prawdziwą sensację i zainspirowała płodny umysł samego Cyrana de Bergerac. Król Władysław utrzymywał także stosunki z Heweliuszem; ten ostatni przesłał mu perykop, zegar słoneczny, wyniki obserwacji plam na Słońcu oraz najnowsze dzieło o Księżycu, konstelację odkrytych przez siebie gwiazd nazywając Stelle Vladislavianae. Król wraz ze swą małżonką ponad 3 godziny wertował Selenografię dyskutując nad szczegółami dysertacji; zafrapowały go zwłaszcza ustępy o szlifowaniu soczewek i konstruowaniu lunet.
Władysław IV potrafił wdrożyć w życie zasady rozmaitych dziedzin nauki, choćby hydrauliki. Ufundował w Warszawie nowoczesną ludwisarnię, ogrody królewskie nawadniała sieć rur (dzięki wieży wodnej) oraz upiększały konstrukcje typu zegara słonecznego tryskającego wodą (motyw „pułapki wodnej”). Przekształcił studnie na zamku warszawskim w rodzaj nowoczesnej pompy, przebudowując wodociąg i zakładając filtry. Jedną z komnat zamkowych ozdobił kominkiem-fontanną! Ok. 1640 roku zbudował nową łaźnię w przyziemiu zamkowym (z wielkim basenem cynowym) oraz nowoczesną łazienkę w sąsiedztwie sypialni, z możliwością regulacji temperatury i poziomu wody. Stan zdrowia zmusił go do korzystania z wind i wózków. Wspierał projekt budowy kanału bydgoskiego (łączącego Noteć z Brdą).
Inżynier Bolzoni sprowadzony z Mantui od 1628 roku realizował skomplikowane machiny do teatru operowego. Adam Wybe z Gdańska konstruował rzeźby z ruchomymi członkami oraz mobilne bramy triumfalne. Mechaniczna ręka wywieziona przez Szwedów z Królewskiej Zbrojowni w Warszawie być może stanowi fragment władysławowskiej kolekcji mirabiliów. Drugi Waza korzystał z maszyn liczących Pascala (jedna z nich zachowała się w zbiorach drezdeńskich). Popierał badania nad językami orientalnymi, interesował się takimi nurtami filozoficznymi jak irenizm, czy jansenizm. Usiłował pozyskać na służbę Hugona Grocjusza.
Król sprzyjał projektowi szkoły rycerskiej we Lwowie, przez całe życie konsekwentnie wspierał uniwersytet w Wilnie, Akademię Zamoyską, Akademię Jagiellońską. Interesował się historiozofią (sam Maciej Sarbiewski podziwiał jego znajomość rzeczy), udzielał wskazówek Giovanniemu Ciampoliemu w toku przygotowywanej przez tegoż rozprawy o dziejach wojen moskiewskich, osobiście uzupełniał i poprawiał zbierane materiały źródłowe. Wspierał Jana Brożka w badaniach nad Kopernikiem, usiłował zdobyć odpis dzieła Długosza, obok artystów (Jan Trycjusz), wysyłał na stypendia zagraniczne także inżynierów (Kazimierz Siemienowicz, Krzysztof Przyjemski). W Krakowie uczył się pod kierunkiem Jana Plejtnera Konstanty Vorbeck-Lettow, który to miał zostać wysłany do Holandii w celu studiowania sztuki fortyfikacyjnej.
Drugi Waza, jak przystało na reformatora marynarki, piechoty i inżynierii wojskowej, patronował takim specjalistom w tej dziedzinie, jak Sebastian Aders, Paweł Grodzicki, Krzysztof i Eliasz Arciszewscy, czy Fryderyk Getkant („polski Archimedes”, twórca pierwszej polskiej mapy morskiej). Osobiście przyglądał się prezentacjom nowych wynalazków na podwarszawskim „poligonie”, np. łóż do moździerzy, amfibii, prototypów pontonów, czy „składanych apartamentów królewskich”, konstruowanych z myślą o wojnie z Imperium Osmańskim. Zresztą przez lata na łowy woził ze sobą swoisty „domek campingowy”. Doceniał rolę kartografii, wysyłając swych agentów na pomiary, niekiedy w przebraniu (mapa specjalna Ukrainy, przygotowany do druku atlas Topographia practica). Pod jego egidą powstawały traktaty z zakresu wojskowości (Architectura militaria A. Freytaga, polskie tłumaczenie Archelii Diego Uffana, etc.). Powiększył odziedziczoną po ojcu bibliotekę (nabywał nowe publikacje za pośrednictwem specjalnych agentów); podobno zaczytywał się zarówno w traktatach meteorologicznych, opisach Ameryki, jak i w pracach Machiavellego; zachowane do dziś książki z jego herbem obejmują prace z dziedziny matematyki, medycyny (król hodował przy Pałacu Kazimierzowskim lecznicze rośliny), fizjonomiki, etc. Zreformował pocztę i popierał myśl utworzenia gazety na wzór paryski. Nieprzypadkowo otrzymał najwięcej spośród polskich Wazów dedykacji (ponad 300 publikacji, w tym traktat o przyrządzie celowniczym, dzieła z zakresu myślistwa, filozofii, wojskowości, literatury i prawa, np. Iuris universi conclusio K. K. Niszczyckiego, czy Statut Wielkiego Księstwa Litewskiego). Nie przejmował się szczególnie przestrogami przed zbyt lekkomyślną polityką mecenasowską wobec uczonych, takimi jak choćby słowa Antoniego Santa Croce: „ostrzegamy Was zatem, abyście nie mniej baczyli na ich zamiary jak na dzieła w ofierze składane, ponieważ nagradzając wszystkich pisarzy w równej mierze skarbiec Wasz prędko by się ogołocił z pieniędzy, a zapełnił książkami”.
Władysław IV asystował wraz z dworem przy ustawieniu Kolumny Zygmunta; ta demonstracja maestrii technicznej (utrwalona na rycinie Wilhelma Hondiusa) miała stanowić nawiązanie do słynnego wydarzenia sprzed ponad pół wieku - podźwignięcia obelisku na Placu Św. Piotra. Nuncjusz Visconti pisał o drugim Wazie w 1636 roku: „Ma wiele wiadomości nabytych z czytania dzieł różnych i obcowania z uczonymi, których miał przy sobie”. Istotnie królowi udało się zebrać wokół siebie krąg ludzi, konstytuujących rodzaj interdyscyplinarnego i nie sformalizowanego ośrodka preakademickiego, ważne ogniwo w międzynarodowych powiązaniach naukowych. Nie bez kozery Francis Bacon pisał: „Chwałą Boską jest ukrywać istotę Natury, ale jest chwałą króla odkrywać ją”.