Предпосылки некоторых идей современной философия науки обнаруживают в античной философии: диалектический метод мышления, аксиоматический метод построения математического знания и создание Аристотелем формальной логики.
Поскольку у древних греков не существовало развитой системы эмпирического знания, то науке Нового времени пришлось здесь начинать с создания новых методов, приемов и процедур эмпирического исследования. Бэконом разработал методы индуктивного исследования, которые можно было использовать в простейших случаях.
Но естествознание создало более тонкие и сложные способы исследования, объединившие наблюдение и математический расчет. Важнейшим из них был экспериментальный метод, который начал успешно применять Галилей. Открытие Кеплером законов движения планет и создание Ньютоном классической механики и теории гравитации завершило построение механической картины мира. В основе этой картины лежит представление о том, что окружающий нас мир управляется универсальными детерминистическими законами. Принцип механического детерминизма выражает суть механической картины мира: мир выглядит как огромная механическая система, каждое последующее состояние определяется предыдущим. В реальном мире все связано непрерывной цепью причин и следствий, и поэтому все в нем предопределено.
Огюст Конт (1798—1857) отвергал философию как навязывающую свои принципы. Поэтому задачей позитивной философии считал описание, систематизацию и классификацию конкретных результатов и выводов научного познания. Наука не должна задавать вопросом почему происходит явление, а лишь ограничиваться описанием того, как оно происходит. Такой отказ от исследования конечных причин и сущностей явлений стал постулатом позитивизма.
Герберт Спенсер (1820—1903) ввел в позитивистскую философию идею эволюционного прогресса – в ходе развития научного знания происходит постепенная интеграция конкретных, частных знаний в рамках философии. Такие исходные положения как неуничтожимость материи, непрерывность движения и закон постоянства силы должны стать важнейшими принципами при систематизации и объяснении эмпирических фактов.
К концу XIX-началу XX веков открытие радиоактивности, сложной структуры атомов в корне изменили представления ученых о научной картине мира, созданной классической физикой. На смену ей пришла новая картина мира, основанная на квантовой механике и теории относительности.
В 30 годы XX века в философии науки вновь возрождается интерес к проблемам, поставленным позитивистами.
Появились новые методы, заимствованные из символической логики. Представители Венского кружка и берлинской группы эмпирической философии (впоследствии – неопозитивисты) главной целью философии науки провозгласили логический анализ языка науки и создание унифицированного научного