เนื่องจากวิทยาศาสตร์เสนอวิธีการตอบคำถามเกี่ยวกับจักรวาลในลักษณะที่ชัดเจนและมีเหตุผล พร้อมหลักฐานสนับสนุน ขั้นตอนที่เชื่อถือได้จึงจำเป็นเพื่อให้ได้ข้อมูลที่ดีที่สุด ขั้นตอนนั้นเรียกกันทั่วไปว่าวิธีการทางวิทยาศาสตร์และประกอบด้วยแปดขั้นตอนต่อไปนี้: การสังเกตการถาม asking คำถาม รวบรวมข้อมูล ตั้งสมมติฐาน ทดสอบสมมติฐาน ทำข้อสรุป การรายงาน และ การประเมินการ.
อริสโตเติลกรีกโบราณเป็นคนแรกที่เสนอการสังเกตและการวัดเป็นวิธีการเพื่อให้ได้ความรู้เกี่ยวกับโลก ในศตวรรษต่อๆ มา นักคิดจะปรับแต่งความคิดเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิชาการอิสลาม อิบน์ อัล-ฮายัม ผู้ซึ่งพัฒนา รูปแบบแรกของวิธีการทางวิทยาศาสตร์และกาลิเลโอซึ่งเน้นย้ำถึงความสำคัญของการทดสอบตัวแปรใน การทดลอง
ขั้นตอนแรกของวิธีการทางวิทยาศาสตร์คือการสังเกตปรากฏการณ์ซึ่งส่งผลให้เกิดขั้นตอนที่สอง: คำถามที่ว่าทำไมปรากฏการณ์ดังกล่าวจึงเกิดขึ้น หลังจากรวบรวมข้อมูลที่เหมาะสมในจำนวนที่เพียงพอแล้ว ก็สามารถกำหนดสมมติฐาน (การเดาแบบมีการศึกษา) ได้
จากนั้นจะต้องทดสอบสมมติฐานโดยทำการทดลอง ซึ่งควรพิสูจน์ว่าการเดานั้นจริงหรือเท็จ เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลที่ได้จะถูกต้อง ควรทำการทดสอบซ้ำหลายๆ ครั้ง โดยคำนึงถึงตัวแปรด้วย
เมื่อวิเคราะห์ข้อมูลผลลัพธ์แล้วจะสามารถสรุปผลได้ แม้แต่เมื่อมีการสรุปผลก็ควรรายงาน หลังจากนั้นจึงจำเป็นต้องประเมินผลสรุปโดย มองหาข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นในกระบวนการและกำหนดคำถามติดตามเพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ ปรากฏการณ์.
บางครั้งการตรวจสอบปรากฏการณ์อย่างต่อเนื่องผ่านการสังเกตและการทดลองใหม่ๆ อาจส่งผลให้ การพัฒนาทฤษฎีซึ่งสามารถนำไปใช้กับพื้นที่อื่น ๆ ที่ไม่เกี่ยวข้อง แต่อาจมีการเปลี่ยนแปลงหากมีหลักฐานใหม่ พื้นผิว ทฤษฎีสามารถกลายเป็นกฎได้เมื่อมันเป็นสากลและไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อเวลาผ่านไป