Karena sains menawarkan cara untuk menjawab pertanyaan tentang kosmos secara jelas, rasional, dengan bukti yang mendukungnya, prosedur yang andal diperlukan untuk mendapatkan informasi terbaik. Prosedur itu biasa disebut metode ilmiah dan terdiri dari delapan langkah berikut: observasi, menanya, pertanyaan, mengumpulkan informasi, membentuk hipotesis, menguji hipotesis, membuat kesimpulan, melaporkan, dan mengevaluasi.
Aristoteles Yunani kuno adalah orang pertama yang mengusulkan pengamatan dan pengukuran sebagai metode untuk mendapatkan pengetahuan tentang dunia. Pada abad-abad berikutnya para pemikir akan menyempurnakan ide-ide ini, terutama sarjana Islam Ibn al-Haytham, yang mengembangkan bentuk awal metode ilmiah, dan Galileo, yang menekankan pentingnya pengujian variabel dalam eksperimen.
Langkah pertama metode ilmiah adalah pengamatan suatu fenomena, yang menghasilkan langkah kedua: pertanyaan mengapa fenomena tersebut terjadi. Setelah mengumpulkan cukup banyak informasi yang tepat tentang subjek yang ada, sebuah hipotesis (tebakan terpelajar) dapat dirumuskan.
Hipotesis kemudian harus diuji dengan melakukan eksperimen, yang harus membuktikan apakah tebakan itu benar atau salah. Untuk memastikan bahwa setiap data yang dihasilkan akan akurat, percobaan harus diulang beberapa kali, dengan mempertimbangkan variabel.
Hanya setelah data yang dihasilkan telah dianalisis dapat ditarik kesimpulan. Bahkan setelah kesimpulan dibuat, itu harus dilaporkan, setelah itu perlu untuk mengevaluasi kesimpulan dengan: mencari kemungkinan kesalahan dalam prosedur dan menentukan pertanyaan lanjutan untuk mengetahui lebih lanjut tentang fenomena.
Kadang-kadang pemeriksaan lanjutan suatu fenomena melalui pengamatan dan eksperimen baru dapat menghasilkan pengembangan teori, yang dapat diterapkan ke area lain yang tidak terkait tetapi dapat diubah jika ada bukti baru permukaan. Suatu teori dapat menjadi hukum jika bersifat universal dan tidak dapat diubah dari waktu ke waktu.