Fordi videnskaben tilbyder en måde at besvare spørgsmål om kosmos på en klar, rationel måde med beviser til støtte for det, er en pålidelig procedure nødvendig for at opnå den bedste information. Denne procedure kaldes almindeligvis den videnskabelige metode og består af følgende otte trin: observation, spørger a spørgsmål, indsamling af information, dannelse af en hypotese, test af hypotesen, konklusioner, rapportering og evaluere.
Den antikke græske Aristoteles var den første til at foreslå observation og måling som en metode til at få viden om verden. I de efterfølgende århundreder ville tænkere forfine disse ideer, især den islamiske lærde Ibn al-Haytham, der udviklede sig en tidlig form for den videnskabelige metode og Galileo, der understregede vigtigheden af at teste for variabler i eksperimenter.
Det første trin i den videnskabelige metode er observation af et fænomen, der resulterer i det andet trin: spørgsmålet om, hvorfor fænomenet opstår. Efter at have indsamlet en tilstrækkelig mængde passende information om det aktuelle emne, kan der formuleres en hypotese (uddannet gæt).
Hypotesen skal derefter testes ved at gennemføre et eksperiment, der skal bevise, om gæt er sandt eller falsk. For at sikre, at de resulterende data er korrekte, skal eksperimentet gentages flere gange under hensyntagen til variabler.
Først når de resulterende data er analyseret, kan der drages en konklusion. Selv når en konklusion er foretaget, skal den rapporteres, hvorefter det vil være nødvendigt at evaluere konklusionen ved på udkig efter eventuelle fejl i proceduren og fastlæggelse af et opfølgningsspørgsmål for at finde ud af mere om fænomen.
Undertiden kan den fortsatte inspektion af et fænomen gennem nye observationer og eksperimenter resultere i udvikling af en teori, som kan anvendes på andre ikke-relaterede områder, men som kan ændres, hvis der er nye beviser overflader. En teori kan blive en lov, når den er universel og ikke kan ændres over tid.