Bilim felsefesi, bilimin ne olduğunu, bilimsel yöntemlerin nasıl işlediğini, bilimsel teorilerin nasıl geliştiğini ve bilginin nasıl elde edildiğini sorgulayan felsefe dalıdır. Temel olarak, bilimin doğasını, sınırlarını ve güvenilirliğini anlamaya çalışır.
Viyana Çevresi düşünürlerinin (M. Schlick, R. Carnap) öne sürdüğü bu görüşe göre, bir önermenin anlamlı olabilmesi için gözlem veya deneyle doğrulanabilir olması gerekir. Örneğin, "Su 100°C'de kaynar" önermesi deneysel olarak test edilebildiği için anlamlıdır.
Karl Popper, bir teorinin bilimsel olması için yanlışlanabilir olması gerektiğini savunur. Yani, teori hangi koşullarda yanlışlanacağını öngörmelidir. Örneğin, "Bütün kuğular beyazdır" önermesi, siyah bir kuğu bulunduğunda yanlışlanabilir. Popper'a göre bilim, yanlışlanan teorilerin elenmesiyle ilerler.
Thomas Kuhn, bilimin sürekli ve düzgün bir birikimle ilerlemediğini, paradigma değişimleri yoluyla sıçramalı olarak ilerlediğini savunur. Bir paradigma, bir bilim topluluğunun paylaştığı temel varsayımlar, teoriler ve yöntemler bütünüdür. Normal bilim dönemlerinden sonra gelen bunalım dönemleri, yeni bir paradigmaya geçişle sonuçlanan bilimsel devrimlere yol açar (Örn: Newton fiziğinden Einstein fiziğine geçiş).
Lakatos, bilimi "araştırma programları" olarak görür. Bir araştırma programı, merkezde yanlışlanamaz bir "sert çekirdek" ve onu koruyan, revize edilebilir bir "koruyucu kuşak"tan oluşur. Program, yeni olguları açıklayabildiği ve yeni tahminlerde bulunabildiği sürece "ilerici", bunu yapamadığında ise "gerileyici" olarak değerlendirilir.
Feyerabend, "Ne olursa olsun" (Anything goes) ilkesiyle bilimde evrensel ve sabit bir yöntem olmadığını savunur. Ona göre bilimsel ilerleme, katı kurallara bağlı kalmaktan değil, yaratıcı ve özgür düşünceden gelir.
