Любое научное исследование осуществляется с использованием определенной методологии и с помощью набора конкретных методов. Под методологией обычно понимают систему принципов и способов организации и построения теоретической и практической деятельности, а также учение об этой системе. Методологию отличают повышенное внимание к конкретным методам достижения истинного и практически эффективного знания, а также направленность на внутренние механизмы, логику движения и организацию знания, их компонентов (определений, классификаций, понятий, законов и т. п.), изучения возможностей научного знания.

Начиная с древности и поныне особое внимание в научном исследовании придается диалектике в ее соотношении с другими наиболее общими философскими методами. Под диалектикой обычно понимают учение о наиболее общих законах развития реальности и основанный на этом учении метод мышления и действия. В истории философии сложились три основные формы диалектики: античная, отличавшаяся стихийным характером, это скорее еще использование некоторых диалектических приемов отдельными авторами — Сократом, Платоном, Гераклитом и др., но не развернутая система; немецкая идеалистическая, спецификой которой выступало то, что, реализуясь как некая целостная система, она опиралась на идеалистические идеи — Кант, Фихте, Шеллинг, Гегель; и материалистическая, оказавшая мощное влияние на процесс научного исследования — авторы эпохи Просвещения, марксизм.

В современной философии существует течение, поставившее себе задачу определить особенности научного познания и его специфику применительно к разным областям действительности, выявить строение и динамику научного знания, закономерности развития науки. Это течение получило название «философия науки». В рамках философии науки можно выделить ряд крупных школ: неокантианство, неопозитивизм, критический рационализм, философия и методология научного познания. Охарактеризуем их вкратце.

В общем подходе к этим вопросам сегодня наблюдается достаточное единодушие исследователей. Так, многие из них отмечают, что исторически сначала возникают элементы науки, преднаука, постепенно отпочковываются отдельные, еще слабо увязанные друг с другом, только формирующиеся ветви науки — математика, астрономия, физика, градостроительство, кораблестроение, ирригация и мелиорация и т. д. — и лишь потом формируется зрелая наука как система.

Наука — исторически развивающееся социальное явление, в котором можно выделить как эволюционные моменты, так и революционные. Эволюция науки происходила всегда, на любом этапе ее существования, и проявлялась в несущественных изменениях в методах анализа, понимании опорных категорий, способах доказательства и т. п. Реже отмечаются периоды научных революций, приводящие к коренной ломке методологии, стандартов научного поиска, подхода к истине. С научными революциями меняются так называемые научные парадигмы (термин американского исследователя науки Т. Куна), т. е. одобряемая научным сообществом система установок, ценностей, стандартов методологии, способов доказательства. Исторически в науке сменяются господствующие парадигмы, нередко сосуществуя какое-то время друг с другом (Кун Т. Структура научных революций. М., 1997.)