Se basa en la recopilación de evidencia observable, empírica y medible sujeta a principios específicos de razonamiento, la recopilación de datos a través de la observación y la experimentación, y la formulación y prueba de hipótesis.

Aunque los procedimientos varían de un campo de investigación a otro, las características identificables distinguen la investigación científica de otras metodologías de conocimiento.

Los investigadores científicos proponen hipótesis como explicaciones de fenómenos y diseñan estudios experimentales para probar estas hipótesis.

Estos pasos deben ser repetibles para predecir confiablemente cualquier resultado futuro.

Las teorías que abarcan dominios más amplios de investigación pueden unir muchas hipótesis en una estructura coherente.

Esto a su vez puede ayudar a formar nuevas hipótesis o colocar grupos de hipótesis en contexto.

Entre otras facetas compartidas por los diversos campos de investigación está la convicción de que el proceso debe ser objetivo para reducir una interpretación sesgada de los resultados.

Otra expectativa básica es documentar, archivar y compartir todos los datos y la metodología para que esté disponible para un escrutinio cuidadoso por parte de otros científicos, permitiendo así a otros investigadores la oportunidad de verificar los resultados al intentar reproducirlos.

Esta práctica, denominada divulgación completa, también permite establecer medidas estadísticas de la fiabilidad de estos datos.