Позитивистская методология в истории науки получила название «кумулятивизм»: в ней процесс развития науки предстает как непрерывный процесс постепенного накопления знаний. Она была критически переосмыслена рядом крупных историков науки. В первой половине XX столетия французский историк науки А. Койре приходит к признанию роли научных революций в истории науки, в ходе которых радикально меняется научная картина мира и происходит смена научного стиля мышления. При этом для него важнейшими факторами развития науки являются внутринаучные факторы, тогда как его современник Дж. Бернал («Наука в истории общества») в качестве решающих факторов в истории науки признавал внешние по отношению к науке (производственно-технические, социально-политические, религиозные и др.). Крупный историк науки середины XX столетия Т. Кун («Структура научных революций») кумулятивизм позитивистской историографии науки оценил как антиисторизм. В его концепции история науки предстает как череда научных революций, приводящих к смене научных парадигм.
На протяжении XX столетия в философии было выработано много разных методологических подходов к осмыслению истории науки: фактически каждая концепция философии науки имеет собственную трактовку истории науки. В неокантианской истории науки исследуются механизм возникновения науки из преднауки, роль языка и символических форм в этом процессе, а также влияние на науку разнообразных факторов культуры. В неорационалистической версии нет раз и навсегда данной истории науки – она меняется в «авторежиме» в соответствии с изменениями в современной науке. В феноменологической истории науки особый интерес вызывают проблема начала науки, своеобразие типов научной рациональности, причины кризиса классического типа научной рациональности. В структуралистской концепции история науки рассматривается через призму синхронических и диахронических параметров существования науки и признания мутаций при переходе от одного синхронного состояния к другому. Различные трактовки истории науки следует оценивать как взаимодополнительные, каждая из которых раскрывает лишь отдельные аспекты