Для каждого из уровней научного познания характерны свои методы (способы или пути достижения поставленной цели). К методам эмпирического уровня относятся: наблюдение (целенаправленное восприятие объектов, явлений, процессов в естественных для них условиях), описание (процесс и результат закрепления и передачи информации об исследуемом), измерение (познавательная операция, результатом которой является получение численного значения измеряемых величин), эксперимент (контролируемый и воспроизводимый опыт, имеющий познавательный, целенаправленный, методический характер и проводящийся в специально заданных условиях).
На теоретическом уровне используются такие методы, как: идеализация (процедура мысленного конструирования идеального (нематериального) объекта, например, для проведения мысленного эксперимента), формализация (построение абстрактных математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых объектов, явлений или процессов физической реальности), аксиоматический метод (построение теоретического знания на базе изначально заданного набора исходных положений, не требующих доказательства), исторический метод (всестороннее исследование истории изучаемого феномена с последующим установлением на ее основе общей закономерности), логический метод (изучение чего-либо не в исторической перспективе, а на высших стадиях его развития).
Кроме того, существуют методы, в целом присущие человеческому познанию, на основе которых строится не только научное, но и философское, и даже обыденное знание. Их называют универсальными методами познания. К ним относятся: анализ (прием мышления, подразумевающий разъединение целого на составляющие его части с последующим всесторонним их изучением), синтез (прием мышления, представляющий собой соединение ранее выделенных частей чего-либо в единое целое), абстрагирование (прием мышления, суть которого в отвлечении от одних свойств и отношений исследуемого с одновременным выделением других свойств и отношений, интересующих в данный момент познающего), обобщение (прием мышления, в результате которого устанавливаются общие свойства и признаки объектов), моделирование (метод исследования объекта путем создания и изучения его модели), индукция (метод исследования, способ и результат рассуждения, в котором общий вывод строится на основе частных случаев), дедукция (метод исследования, способ и результат рассуждения, посредством которого из общего положения (положений) выводится заключение для частного случая), аналогия (метод исследования, способ и результат рассуждения, при котором на основе сходства объектов в одних признаках делается вывод об их сходстве в других).
Наряду с универсальными и общенаучными методами (эмпирическими