การวิจัยพื้นฐานคือการค้นหาความรู้และการวิจัยประยุกต์คือการค้นหาวิธีแก้ปัญหาในทางปฏิบัติโดยใช้ความรู้นี้ ความเข้าใจส่วนใหญ่มาจากการวิจัยขั้นพื้นฐาน แม้ว่าบางครั้งการวิจัยประยุกต์จะมุ่งเป้าไปที่ปัญหาทางปฏิบัติที่เฉพาะเจาะจง สิ่งนี้นำไปสู่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่ไม่เคยมีมาก่อนการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวข้องกับการใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ซึ่งพยายามที่จะอธิบายเหตุการณ์ของธรรมชาติอย่างเป็นกลาง ด้วยวิธีที่ ทำซ้ำได้ นักวิทยาศาสตร์มักถือเอาชุดของสมมติฐานพื้นฐานที่จำเป็นในการพิสูจน์วิธีการทางวิทยาศาสตร์: มีความจริงที่เป็นปรนัยร่วมกันโดยผู้สังเกตการณ์ที่มีเหตุผลทุกคน ความจริงที่เป็นปรนัยนี้อยู่ภายใต้กฎธรรมชาติ กฎเหล่านี้ถูกค้นพบโดยการสังเกตและการทดลองอย่าง เป็นระบบ คณิตศาสตร์ มีความสำคัญใน การสร้างสมมติฐานทฤษฎี และกฎหมาย เนื่องจากมีการใช้อย่างกว้างขวางในการสร้างแบบจำลองเชิงปริมาณ การสังเกต และการรวบรวมการวัด สถิติใช้เพื่อสรุปและวิเคราะห์ข้อมูล ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถประเมินความน่าเชื่อถือของผลการทดลองได้ในวิธีการทาง วิทยาศาสตร์ การทดลองทางความคิดเชิง อธิบาย หรือสมมติฐานได้รับการหยิบยกขึ้นมาเป็นคำอธิบายโดยใช้หลักการ Parsimonyและคาดว่าจะแสวงหาความสอดคล้อง กัน ซึ่งเหมาะสมกับข้อเท็จจริงอื่นๆ ที่เป็นที่ยอมรับซึ่งเกี่ยวข้องกับการสังเกตหรือคำถามทางวิทยาศาสตร์ คำอธิบายเบื้องต้นนี้ใช้เพื่อสร้าง การคาด คะเนที่ผิดพลาดได้ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะโพสต์ก่อนการทดสอบโดยการทดลอง การหักล้างการคาดการณ์เป็นหลักฐานของความคืบหน้า การทดลองมีความสำคัญอย่างยิ่งในทางวิทยาศาสตร์เพื่อช่วยสร้างความสัมพันธ์เชิงสาเหตุเพื่อหลีกเลี่ยงการเข้าใจผิดเกี่ยวกับความสัมพันธ์แม้ว่าในศาสตร์บางอย่าง เช่น ดาราศาสตร์หรือธรณีวิทยาการสังเกตการณ์ที่คาดคะเนอาจเหมาะสมกว่า