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) 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 humanvetenskaperna vill man snarare förstå mänskligt handlande och beteende för att klarlägga mönster i samhällen och hos individer .
Den praktiska forskningsprocessen är ofta ostrukturerad snarare än systematisk och det kan därför ifrågasättas om ovanstående beskrivning är helt rättvisande. En alternativ definition inom vetenskapsteorin är att god vetenskap kännetecknas av falsifierbarhet och öppenhet för kritik.Forskning blir erkänd som vetenskap när den har publicerats i vetenskapliga publikationer. Vanliga kriterier för publikation innefattar att arbetet granskats av oberoende referenter och/eller av en opponent vid annan akademisk institution. Granskaren skall kontrollera bedömningskriterier som att argumentationen är saklig, att resultat och slutsatser har ett nyhetsvärde, 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 upprepa studien och bedöma slutsatserna. Inom särskilt naturvetenskap betonas också att vetenskapen måste vara objektiv och ickepolitisk samt ge generaliserbara förutsägelser och kartlägga strukturer, större tilltro sätts till empiriska data än mänsklig tolkning. Inom formella vetenskaper såsom matematik krävs sällan empiri.
Inom vetenskapen tillämpas metodologisk naturalism, det vill säga man studerar naturens lagbundenhet och formulerar inte hypoteser och förklaringar som innefattar övernaturliga fenomen. Enligt vissa vetenskapsteoretiker hamnar därmed övernaturliga fenomens existens utanför naturvetenskapens räckvidd. 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.
