Após alguns meses de elegante lazer com sua família em Rennes, onde praticou equitação e esgrima (ele escreveu um tratado de esgrima, hoje perdido), Descartes foi para a Holanda se engajando no exército do príncipe Maurício de Nassau. Mas foi um estranho oficial que recusava qualquer soldo, que mantinha seus equipamentos e suas despesas e que se declarara menos um "ator" do que um "espectador": antes aluno numa escola de guerra do que verdadeiro militar. Na Holanda, estudou principalmente matemática, ao lado de Isaac Beeckman. É dessa época (tem cerca de 23 anos) que data sua misteriosa divisa "Larvatus prodeo" ("Eu caminho mascarado"). Segundo Pierre Frederix, Descartes quis apenas dizer que era um jovem sábio disfarçado de soldado.

Em 1619, esteve a serviço do Duque da Baviera. No inverno, ficou aquartelado às margens do Danúbio. É fácil imaginar Descartes alojado "numa estufa", isto é, num quarto bem aquecido por um desses fogareiros de porcelana cujo uso começa a se difundir, servido por um criado e inteiramente entregue à meditação. Descartes teve três sonhos na noite de 10 de novembro de 1619. Ele disse que os sonhos clarearam seus propósitos na vida e determinaram seu futuro, revelando um ciência maravilhosa, e uma descoberta incrível. Ninguém sabe exatamente o que Descartes viu, mas depois dos sonhos, ele estava convencido de que a matemática era a chave dos segredos da natureza. Ele acreditava que todas as ciências, eram interconectadas pela matemática. Os sonhos mostraram a Descartes que o universo todo é uma máquina grande, harmoniosa e matematicamente desenhada e o convenceram de que estava destinado a unificar todos os conhecimentos humanos por meio de uma "ciência admirável" da qual seria o inventor.

Em 1621, Descartes embarcou num passeio para Frisia. Quando a tripulação notou suas roupas elegantes, eles quiseram brigar com ele, roubá-lo e depois jogá-lo na água. Eles planejaram tudo isso na frente de Descartes, certos de que ele não entenderia o idioma que eles falavam. Mas ele entendeu cada palavra e antes que tivessem chance de agir, ele sacou sua espada e ordenou que eles o retornassem para o ponto de partida. Isso ilustra o quanto Descartes era conhecedor de várias línguas.

Em 1628 escreveu um pequeno livro em latim, as "Regras para a direção do espírito" (Regulae ad directionem ingenii). A idéia fundamental que aí se encontra é a de que a unidade do espírito humano (qualquer que seja a diversidade dos objetos da pesquisa) deve permitir a invenção de um método universal. Em seguida, Descartes preparou uma obra de física, o Tratado do Mundo, que desistiu de publicar quando soube da condenação de Galileu em 1633. Ele não tinha medo da Inquisição, pois vivia na Holanda, país protestante, mas Descartes tinha respeito pela Igreja Católica e queria evitar confusão e ficar em paz.

Finalmente, em 1637, ele decidiu publicar três pequenos resumos de sua obra científica: "A Dióptrica", "Os Meteoros" e "A Geometria". Esses resumos, que quase não são lidos atualmente, são acompanhados por um prefácio e esse prefácio é que ficou famoso: "Discurso sobre o Método". Ele demonstrava que o seu método, inspirado nas matemáticas, era capaz de provar rigorosamente a existência de Deus e a superioridade da alma sobre o corpo. Desse modo, ele queria preparar os espíritos para, um dia, aceitarem todas as conseqüências do método - inclusive o movimento da Terra em torno do Sol! Isto não quer dizer que a metafísica fosse, para Descartes, um simples acessório, pois em 1641, ele publicou as "Meditações Metafísicas", sua obra-prima, acompanhadas de respostas às objeções. Em 1644, ele publica uma espécie de manual cartesiano. "Os Princípios de Filosofia", dedicado à princesa palatina Elisabeth, de quem ele é, em certo sentido, o diretor de consciência e com quem troca importante correspondência.

Descartes vivia e trabalhava confortavelmente na Holanda, quando, em 1644, por ocasião de uma viagem rápida a Paris, Descartes encontra o embaixador da frança junto à corte sueca, Chanut, que o põe em contato com a rainha Cristina. Ela queria que Descartes a ensinasse filosofia, e esperava que ele a ajudasse a fundar uma academia de ciências na Suécia. Descartes não queria ir, pois não gostava do clima frio, e já havia ouvido histórias de que a rainha era excêntrica. Mas a rainha de 19 anos insistiu, e mandou um de seus acessores para persuadir Descartes.

Após muita negociação, Descartes deixou seu editor encarregado de imprimir, antes do outono, seu livro "Tratado das Paixões", embarcou para Amsterdã e chegou a Estocolmo em outubro de 1649. Logo depois de Descartes ser muito honrado quando chegou à Suécia, seus piores pesadelos se tornaram realidade. Cristina queria que as aulas fossem dadas todos os dias às 5 da manhã, na biblioteca sem aquecimento e com as janelas totalmente abertas. Ela não ligava para frio ou calor, e estava acostumada a dormir apenas cinco horas por noite. Mas Descartes estava acostumado a dormir até ao meio-dia, e não aguentava frio, logo ele que "nasceu nos jardins da Touraine" e acabou vindo "viver no país dos ursos, entre rochedos e geleiras". Era tarde demais. Descartes contraiu pneumonia e se recusou a ingerir as drogas dos charlatões e a sofrer sangrias sistemáticas ("Poupai o sangue francês, senhores"), morrendo em 9 de fevereiro de 1650 com 54 anos.

Descartes, que nunca se casou, foi enterrado num pequeno cemitério católico perto do palácio da rainha. Dezessete anos depois, seu ataúde com seus restos foram movidos para Paris e re-enterrados no local que agora é o Pantheom. Nem todos os ossos foram movidos, pois o tesouro francês, que supervisionou a mudança de lugar dos ossos, guardou os da mão direita de Descartes como um souvenir pessoal. Sobre isso, o grande matemático Jacobi disse: "É muito melhor guardar os restos de um grande homem do que possuir o próprio homem enquanto vivo". Luís XIV proibiu os funerais solenes e o elogio público do defunto: desde 1662 a Igreja Católica Romana, à qual Descartes parece ter-se submetido sempre e com humildade, colocou todas as suas obras no Index (a "lista negra"de livros proibidos aos católicos durante a contra-reforma).