基于对观测和实验的经验证据，对自然现象的描述，预测和理解。它可以分为两个主要分支：生命科学和物理科学。物理学分为物理，化学，天文学和地球科学等分支。这两个分支可以进一步划分为更专业的学科。现代自然科学的继任者的自然哲学开始于古希腊。伽利略，笛卡尔，培根和牛顿讨论了使用更具数学性和更具实验性的方法所带来的好处。
尽管如此，在自然科学中，经常被忽视的哲学观点，猜想和预设仍然是必需的。包括发现科学在内的系统数据收集是自然历史的成功，它是在16世纪通过对植物，动物，矿物质等进行描述和分类而出现的。今天，“自然史”提出了针对大众的观察描述。
社会科学包括但不限于人类学，考古学，传播学，经济学，历史，人文地理学，法理学，语言学，政治学，心理学，公共卫生和社会学。
社会科学家可能会采用各种哲学理论研究个人和社会。例如，实证主义社会科学家使用类似于自然科学的方法作为理解社会的工具，因此以更严格的现代意义来定义科学。相比之下，诠释主义的社会科学家可能会使用社会批判或象征性解释，而不是构建经验可证伪的理论，从而从广义上看待科学。在现代学术实践中，研究人员经常采用多种方法折衷，例如，通过将定量研究和定性研究相结合。期限”社会研究”也获得了一定程度的自主权，因为来自各个学科的实践者分享了其目标和方法。
形式科学涉及形式系统的研究它包括数学，系统理论和理论计算机科学。依靠对知识领域的客观，认真和系统的研究，形式科学与其他两个分支具有相似之处。但是，它们与经验科学不同，因为它们完全依靠演绎推理，而无需经验证据来验证其抽象概念。
因此，形式科学是先验的学科，因此，对于它们是否真正构成一门科学存在分歧。然而，形式科学在经验科学中着重要作用。例如，微积分最初是为了理解物理学中的运动而发明的。严重依赖数学应用的自然科学和社会科学包括数学物理学，数学化学，数学生物学，数学金融和数学经济学。
科学研究可以被标记为基础研究或应用研究。基础研究是对知识的搜索，而应用研究是对使用此知识的实际问题的解决方案的搜索。
尽管一些科学研究是针对特定问题的应用研究，但我们的很多理解来自于好奇心驱动的基础研究。这导致了技术进步的选择是计划外的，甚至有时是无法想象的。这是迈克尔·法拉第提出的，据称是在回答“基础研究的用途是什么？”这一问题时。他回答说：“先生，新生婴儿有什么用？”。例如，研究红光对人眼的影响杆状细胞似乎没有任何实际上的用途；