miniatyr|Personifiering av vetenskap, i Paris. Vetenskap beskrivs ofta som produktion av ny kunskap med systematiska metoder. Vetenskapliga metoder innefattar: empiri (insamling av data genom experiment, observation, mätning, litteraturstudier, intervjuer och enkäter i syfte att pröva hypoteser, teorier, modeller, lagar eller antaganden) deduktion (besvarande av forskningsfrågor och formulering av nya slutsatser och prediktioner genom logisk slutledning, matematisk härledning av samband och teoretiskt modellbygge) och induktion (formulering av nya hypoteser genom att generalisera utifrån enskilda empiriska data till en större klass av fall)
Den praktiska forskningsprocessen är ofta ostrukturerad snarare än systematisk och det kan därför ifrågasättas om ovanstående beskrivning är helt rättvisande. Det finns heller ingen konsensus kring hur vetenskap bör definieras. En vanligt förekommande uppfattning är att vetenskap kännetecknas av falsifierbarhet och öppenhet för kritik.
Olika vetenskapliga grenar har olika syn på vad som är god vetenskaplig metodik, och olika förväntningar på vilken sorts förståelse av omvärlden som forskningen syftar att leda till. En av naturvetenskapens huvuduppgifter är att formulera konsistenta, effektiva och förenklade matematiska modeller och lagar, som är användbara för att kunna förutsäga kommande händelser. Inom samhällsvetenskapliga ämnen vill man snarare förstå mänskligt handlande och beteende för att klarlägga mönster i samhällen och hos individer.
Forskning blir erkänd som vetenskap när den har publicerats i vetenskapliga publikationer. Före publikation måste arbetet ha granskats av oberoende referenter. Dessa skall göra en bedömning utifrån kriterier som att argumentationen är saklig, att publikationen bygger vidare på annan forskning inom området, samt att metoder och teorier har använts och redovisats på ett sätt så att andra kan bedöma slutsatserna. Bedömningskriterier skiljer sig mellan olika ämnen. Inom särskilt naturvetenskap betonas att vetenskapen måste vara objektiv genom att forskningen enkelt ska kunna upprepas av andra. Forskningen ska också ge generaliserbara förutsägelser och kartlägga strukturer och stor tilltro sätts till empiriska data. Inom human- och samhällsvetenskaperna tillämpas visserligen liknande kriterier, men även ett tolkande perspektiv är där en grundläggande del av förståelsen. En alltför hög grad av generalisering eller försök till enkla förutsägelser inom ämnen som exempelvis historia, ekonomi, samhällsvetenskap, etnologi och psykologi anses inte vetenskapligt. God vetenskaplighet inom dessa ämnen handlar ofta i stället om att förhålla sig öppen inför olika tolkningar, perspektiv och metoder i mötet med den mycket komplexa mänsklighet som dessa ämnen är en del av.
Inom vetenskapen tillämpas metodologisk naturalism, det vill säga man studerar naturens lagbundenhet och formulerar inte övernaturliga förklaringar och studerar därför inte heller det som kan betraktas som övernaturliga fenomen. Enligt vissa vetenskapsteoretiker hamnar därmed övernaturliga fenomens existens utanför naturvetenskapens räckvidd.Dickerson R E Journal of Molecular Evolution 34:277-279Högnäs S Idéernas historia. En översikt 2003 sid 17f Metodologisk naturalism tillämpas inte fullt ut inom parapsykologi men vanligen inom religionsvetenskap. Ett naturalistiskt vetenskapligt ideal ställs ofta i kontrast till pseudovetenskap som beteckning på läror som inte anses förenliga med den vetenskapliga förklaringsmetoden, t.ex. astrologi och homeopati.
Inom många yrken används begreppet evidensbaserad kunskap för sådan yrkeskunskap som kan erhållas från vetenskapen.
En vetenskap kan även åsyfta en vetenskaplig teori, en lära eller ett akademiskt ämne.
Historik miniatyr|stående|Aristoteles anses vara en av de första vetenskapsmännen.
Födelsen av modern vetenskap räknas till 1500- och 1600-talen i Europa, men vad som kan klassas som vetenskapliga experiment och observationer har gjorts så länge mänsklig civilisation har funnits. I förhistoriska tider fördes råd och kunskap vidare från generation till generation genom muntlig tradition, och arkeologiska fynd visar att det förekom utveckling av astronomisk kunskap före skriftsystem. Men medan den muntliga traditionen kunde leda till misstag i minnet och återberättandet så ledde utvecklandet av skriften till att kunskap kunde föras vidare till kommande generationer troget sitt original. Skriften är på det sättet viktig för att möjliggöra vetenskapen.
Bland andra egyptierna och mesopotamerna revolutionerade och nedtecknade flera vetenskapliga områden som astronomi, medicin och biologi. Antika skrifter har återfunnits som innehåller beskrivningar av empiriska undersökningar av den naturliga världen. Många grundprinciper för ett vetenskapligt arbetssätt fastlades redan av Aristoteles, och senare i Rom av exempelvis Plinius den äldre och andra filosofer som menade att naturen var lagbunden. Under medeltiden var det framför allt i den muslimska världen som vetenskapen frodades och antika vetenskapliga skrifter översattes till arabiska, medan översättning av Aristoteles till latin genomfördes först på 1200-talet. Den medicinska vetenskapen utvecklades av exempelvis Avicenna och ett exempel på ett vetenskapligt förhållningssätt är hur man i den muslimska världen började använda sig av kontrollgrupper vid utprovning av nya mediciner. Arabvärlden fungerade som en förmedlare, förvaltare och vidareutvecklare av kunskap mellan olika kulturer och de ursprungligen indiska siffrorna 0-9 spreds via arabvärlden till Europa. Härifrån förmedlades också decimalsystemet och siffran 0, vilka båda är av avgörande betydelse för vetenskapen.
Vetenskapen utvecklades i Västeuropa under 1600-talet med bland andra Galileo Galilei, som istället för att främst sätta sin tro till auktoriteter själv utförde experiment. Detta skiljde honom från många tidigare tänkare, som t.ex. Aristoteles. Galileis metod renodlades senare till hypotetisk deduktion, vilket innebär att man prövar sina hypoteser och teorier emot experiment för att stödja eller motbevisa dem. Newtons Principia från 1687 räknas ofta som en milstolpe i det vetenskapliga tänkandet, då den med endast ett fåtal naturlagar förklarade ett flertal fenomen och lade grunden till reduktionismen.Se exempelvis Isaac Newtons Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1687), en av de första vetenskapliga skrifterna. Även Francis Bacons verk Organum Novum anses vara centralt för utvecklingen empiriskt grundad vetenskap.
Sedan antiken hade naturvetenskap och samhällsvetenskap varit tätt sammankopplade, och det gjordes ingen större skillnad på en person som studerade matematik och en som studerade historia, poesi eller politik. Naturvetenskapen kopplades länge tätt till filosofi, och fram till modern tid sågs de två ofta som samma sak. Under upplysningstiden började "naturfilosofer" som Newton att skiljas från filosofer i att de arbetade efter vad som senare skulle kallas den vetenskapliga metoden. På 1600-talet hade ord för vetenskap börjat separeras från begreppet naturfilosofi.
miniatyr|stående|vänster|Filosofen Thomas Hobbes studerade politik med ett vetenskapligt tillvägagångssätt, och var en av de första samhällsvetenskapsmännen.
Bland naturfilosoferna började det tillkomma sådana som inte studerade naturen utan tillämpade vetenskapliga metoder vid studiet av samhällen. Detta var början på den moderna samhällsvetenskapen, och idén var att rationella lagar även kan beskriva mänskligt beteende inom ämnen som politik, ekonomi, psykologi och religion.
Under 1800-talet uppkom uttrycket vetenskaplig metod för att beskriva den metod som används under vetenskapliga observationer och experiment, och termen spreds snabbt efter 1870-talet, trots att det inte fanns en definitiv förklaring av vad begreppet innebar. Det engelska ordet för vetenskapsman, "scientist", användes första gången 1833 av William Whewell, och användandet av det plurala "scientists" för en särskild grupp människor som tillämpade vetenskap började att användas under andra halvan av 1800-talet.
I början av 1900-talet var den moderna synen på vetenskap, som ett sökande efter kunskap med en speciell metod och av en speciell grupp, i stort sett definierad, och termen hade börjat användas för att ge legitimitet åt varierande kunskapsfält såsom medicinsk vetenskap. Under 1900-talet började även banden mellan vetenskap och teknik att växa sig starka, och liksom Martin Rees förklarar, har framgångar i vetenskaplig förståelse och teknik varit synergistiskt avgörande för varandra. Tiden sedan den industriella revolutionen har möjliggjort en ökande takt i vetenskapens framgång, och under 1900-talet utvecklades många revolutionerande idéer och teorier som Albert Einsteins relativitetsteori, kvantmekanik, strängteori, utomjordisk astronomi och informationsteknologi. Den ökade styrkan i teknologin möjliggör en eskalerande utveckling av artificiell intelligens, vilken enligt vissa kan resultera i en teknologisk singularitet.Singularity Institute for Artificial Intelligence (2002), Why Artificial Intelligence? Archive copy at the Internet ArchiveKurzweil, Raymond (2001), Lifeboat Foundation, The Law of Accelerating Returns, retrieved on 7 August 2007
Etymologi Ordet vetenskap stammar från lågtyskans wetenskap, som initialt betydde kännedom, kunskap, men på 1700-talet fick sin moderna betydelse.Nationalencyklopedin multimedia plus, 2000 (uppslagsord vetenskap) Det engelska ordet science, samt många andra språks ord för "vetenskap", kommer från latinets scientia, ett substantiv format ur verbet scire, "att veta". Ordet science började under 1700-talet att motsvara dagens naturvetenskap, men under 1900-talet vidgades begreppet och nya discipliner såsom samhällsvetenskap växte fram som också tillämpar den vetenskapliga metoden. Därmed har skillnaden mellan det engelska ordet science och svenskans vetenskap alltmer kommit att suddas ut. Humaniora ingår i det svenska ordet "vetenskap", i det tyska "wissenschaft" och i det franska "science", men inte i det engelska "science". Den del av vetenskap som vi på svenska kallar humaniora brukar på engelska hamna under begreppet "arts". Numera använder man på engelska begreppet natural science då man vill markera att man menar just naturvetenskap till skillnad från till exempel samhällsvetenskap om det inte framgår av sammanhanget.
Vetenskapliga områden och definition miniatyr|Studiet av yttre rymden kallas astronomi, och är en del av fysiken, som i sig är en del av naturvetenskapen.
Vetenskap är alltså på svenska ett brett begrepp som inkluderar flera ämnen med ibland mycket olika undersökande metoder. Ofta delas vetenskapen upp utifrån vad som studeras och en övergripande indelning kan förenklat beskrivas som naturvetenskap-natur respektive humaniora-kultur. En annan indelningsgrund utgår utifrån metod, där t.ex. fysik och kemi kan luta sig tillbaka på en rationell och deduktiv metod, medan exempelvis biologi och historia är till stora delar induktiva vetenskaper. Vad som bör och inte bör betecknas som vetenskap är en fråga om gränsdragning och medan t.ex. partikelfysik utan tvekan följer en vetenskaplig metod, så är t.ex. konstvetenskap, namnet till trots, inte till sin metod renodlat vetenskaplig, utan snarare filosofisk. Vetenskap i betydelsen "systematiserad kunskap", stämmer däremot bra även på konstvetenskapen.