क्योंकि विज्ञान ब्रह्मांड के बारे में सवालों के जवाब स्पष्ट, तर्कसंगत तरीके से देने का एक तरीका प्रदान करता है, इसका समर्थन करने के लिए सबूत के साथ, सर्वोत्तम जानकारी प्राप्त करने के लिए एक विश्वसनीय प्रक्रिया आवश्यक है। उस प्रक्रिया को आमतौर पर वैज्ञानिक विधि कहा जाता है और इसमें निम्नलिखित आठ चरण होते हैं: अवलोकन, पूछना प्रश्न, जानकारी एकत्र करना, एक परिकल्पना बनाना, परिकल्पना का परीक्षण करना, निष्कर्ष निकालना, रिपोर्ट करना, और मूल्यांकन।
प्राचीन ग्रीक अरस्तू ने दुनिया के बारे में ज्ञान प्राप्त करने के लिए एक विधि के रूप में अवलोकन और माप का प्रस्ताव दिया था। बाद की शताब्दियों में विचारक इन विचारों को परिष्कृत करेंगे, विशेष रूप से इस्लामी विद्वान इब्न अल-हेथम, जिन्होंने विकसित किया था। वैज्ञानिक पद्धति का एक प्रारंभिक रूप, और गैलीलियो, जिन्होंने चरों के परीक्षण के महत्व पर बल दिया प्रयोग।
वैज्ञानिक पद्धति का पहला चरण एक घटना का अवलोकन है, जिसके परिणामस्वरूप दूसरा चरण होता है: यह प्रश्न कि उक्त घटना क्यों होती है। विषय पर पर्याप्त मात्रा में उपयुक्त जानकारी हाथ में लेने के बाद, एक परिकल्पना (शिक्षित अनुमान) तैयार की जा सकती है।
तब परिकल्पना का परीक्षण एक प्रयोग करके किया जाना चाहिए, जो यह साबित करे कि अनुमान सही है या गलत। यह सुनिश्चित करने के लिए कि कोई भी परिणामी डेटा सटीक होगा, चर को ध्यान में रखते हुए प्रयोग को कई बार दोहराया जाना चाहिए।
केवल एक बार परिणामी डेटा का विश्लेषण करने के बाद ही निष्कर्ष निकाला जा सकता है। एक बार निष्कर्ष निकालने के बाद भी उसकी सूचना दी जानी चाहिए, जिसके बाद निष्कर्ष का मूल्यांकन किसके द्वारा करना आवश्यक होगा? प्रक्रिया में किसी भी संभावित त्रुटि की तलाश करना और इसके बारे में अधिक जानने के लिए अनुवर्ती प्रश्न का निर्धारण करना घटना।
कभी-कभी नए प्रेक्षणों और प्रयोगों के माध्यम से किसी परिघटना के निरंतर निरीक्षण के परिणामस्वरूप एक सिद्धांत का विकास, जिसे अन्य असंबंधित क्षेत्रों में लागू किया जा सकता है, लेकिन नए साक्ष्य होने पर इसे बदला जा सकता है सतहें। एक सिद्धांत एक कानून बन सकता है जब वह सार्वभौमिक हो और समय के साथ बदला नहीं जा सकता।