เป็นวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ใช้แสวงหาความรู้ แก้ปัญหา โดยมีขั้นตอน ดังนี้ 

1. การกำหนดปัญหา (Problem)

การสังเกตเป็นจุดเริ่มต้นของการกำหนดปัญหา เพียงลองสังเกตจากสิ่งต่างๆ รอบตัว ผ่านประสาทสัมผัสทั้ง 5 เช่น ใช้ตาสังเกตธรรมชาติ ใช้หูสังเกตเสียงฟ้าร้อง ใช้มือสัมผัสสัตว์ รวมไปถึงการสังเกตการเปลี่ยนแปลงและสิ่งผิดปกติ เมื่อเริ่มสังเกตเห็นสิ่งใดสิ่งหนึ่ง จะนำไปสู่การตั้งคำถามหรือกำหนดปัญหา ซึ่งการตั้งปัญหาที่ดีจะต้องมีขอบเขต ไม่กว้างเกินไป และสามารถหาคำตอบได้

2. การตั้งสมมติฐาน (Hypothesis)

การตั้งสมมติฐานหรือการคิดคำตอบล่วงหน้า เป็นกระบวนการคาดคะเนคำตอบ โดยอาศัยจากการสังเกต ประสบการณ์เดิม หรือคลังความรู้ที่มีอยู่ การตั้งสมมติฐานที่ดีจะต้องเข้าใจได้ง่าย สามารถตรวจสอบและทดลองได้ รวมถึงจะต้องบอกความสัมพันธ์เกี่ยวกับตัวแปรต้นหรือสิ่งที่ต้องการศึกษา ตัวแปรตาม และตัวแปรอิสระได้ เมื่อต้องสรุปผล

3. การทดลองหรือตรวจสอบสมมติฐาน (Test with experiment)

ขั้นตอนต่อมาคือ การทดลองหรือตรวจสอบสมมติฐาน ว่าสอดคล้อง เป็นความจริงหรือไม่ โดยส่วนใหญ่ในการทดลองจะมีการออกแบบการทดลองอย่างถูกต้องและเป็นระบบ รวมถึงการจัดชุดทดลอง 2 รูปแบบ คือ ชุดควบคุมและชุดทดลองที่มีการเพิ่มลดระดับตัวแปรต้น เพื่อให้ผลการทดลองออกมาถูกต้อง แม่นยำ 

4. การวิเคราะห์ข้อมูล (Data analyze)

เมื่อทำการทดลองหรือตรวจสอบสมมติฐานในขั้นตอนที่ 3 เสร็จสิ้น จะมีการบันทึกข้อมูล เพื่อสังเกตการเปลี่ยนแปลง หลังจากนั้นจะนำมาทำการวิเคราะห์และอธิบายถึงความสัมพันธ์เกี่ยวกับสมมติฐานที่ตั้งไว้และผลการทดลอง

5. การสรุปผล (Conclusion)

ขั้นตอนสุดท้ายคือ การสรุปผล โดยจะนำข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์ในขั้นตอนที่ 4 รวมถึงข้อมูลในขั้นตอนหน้ามาสรุปว่าผลการทดลองสอดคล้องกับสมมติฐานที่ตั้งไว้หรือไม่ ก่อนจะรายงานและนำเสนอในรูปแบบต่างๆ เพื่อเผยแพร่ความรู้ให้กับผู้อื่นต่อไป

เป็นคุณลักษณะหรือลักษณะนิสัยของบุคคลที่เกี่ยวข้องกับการคิดแบบวิทยาศาสตร์ ความเชื่อเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ หรือการแสดงออกถึงการมีจิตใจที่เป็นวิทยาศาสตร์ โดยเริ่มตั้งแต่การตั้งคำถาม การค้นหาข้อมูล การพิจารณาหลักฐานข้อมูล และผลที่จะเกิดตามมา เป็นต้น คุณลักษณะดังกล่าว เช่น ความอยากรู้อยากเห็น ความมีเหตุผล ความซื่อสัตย์ ความรอบคอบ เป็นต้น

จิตวิทยาศาสตร์/เจตคติ ประกอบด้วย

1. ความอยากรู้อยากเห็น : ความต้องการที่จะรู้หรือปรารถนาที่จะเสาะแสวงหาความรู้เกี่ยวกับสิ่งต่างๆ ที่ตนสนใจหรือต้องการค้นพบสิ่งใหม่ ซึ่งผู้มีความอยากรู้อยากเห็นจะแสดงออกโดยการถามคำถาม หรือมีความสงสัยในสิ่งที่ตนเองสนใจอยากรู้ และมีความกระตือรือร้นในการเสาะแสวงหาข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับสิ่งที่ต้นเองสนใจ

2. ความมีเหตุผล : ความสามารถในการแสดงความคิดเห็น การตรวจสอบความถูกต้องและการยอมรับในคำอธิบายอย่างมีเหตุผล โดยการแสวงหาข้อมูลจากการสังเกตหรือการทดลองที่เชื่อถือได้มาสนับสนุนอย่างเพียงพอและอย่างมีเหตุผลก่อนที่จะยอมรับหรือให้คำอธิบายใดๆ

3. ความใจกว้าง : การเปิดรับฟังความคิดเห็นของผู้อื่น ยอมรับการวิพากษ์วิจารณ์และยินดีให้มีการพิสูจน์ข้อเท็จจริง ยินดีที่จะค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมตามเหตุผลข้อเท็จจริงโดยไม่ยึดมั่นในความคิดเห็นของตน เต็มใจที่จะรับรู้ความคิดเห็นใหม่ๆ และเต็มใจที่จะเผยแพร่ความรู้และความคิดเห็นแก่ผู้อื่น

4. ความซื่อสัตย์ : การนำเสนอข้อมูลตามความเป็นจริง การสังเกตและการบันทึกผลต่างๆ โดยปราศจากความลำเอียงหรืออคติ มีความมั่นคงหนักแน่นต่อผลที่ได้จากการพิสูจน์ ไม่นำสภาพทางสังคม เศรษฐกิจ และการเมืองมาเกี่ยวข้องกับการตีความหมายผลงานต่างๆ ทางวิทยาศาสตร์

5. ความพยายามมุ่งมั่น : ความตั้งใจแน่วแน่ต่อการค้นหาความรู้ ไม่ท้อถอยเมื่อผลการทดลองล้มเหลวหรือมีอุปสรรค ทำงานที่ได้รับมอบหมายให้เสร็จสมบูรณ์ หรือดำเนินการแก้ปัญหาจนถึงที่สุด หรือจนกว่าจะได้รับคำตอบ

6. ความรอบคอบ : ความสามารถในการใช้วิจารณญาณก่อนที่จะตัดสินใจใดๆ ใยอมรับสิ่งใดสิ่งหนึ่งว่าเป็นจริงทันที ถ้ายังไม่มีการพิสูจน์ที่เชื่อถือได้ หลีกเลี่ยงการตัดสินใจและการสรุปที่รวดเร็วเกินไป

7. ความรับผิดชอบ : ความมุ่งมั่นภายในจิตใจที่จะปฏิบัติงานในหน้าที่ให้สำเร็จด้วยดี และตระหนักถึงผลของงานที่จะส่งผลต่อสังคม มีความละเอียด รอบคอบในการปฏิบัติงานเพื่อให้บรรลุผลสำเร็จตามความคาดหมาย

8. ความร่วมมือช่วยเหลือ : การใช้ทักษะทางสังคมและการมีปฏิสัมพันธ์กับคนอื่นๆ ได้แก่ การแลกเปลี่ยนความคิดเห็นกับบุคคลอื่น การยอมรับความคิดเห็นของผู้อื่น การขอความช่วยเหลือและความร่วมมือจากผู้อื่น เพื่อความร่วมมือในการทำงานกลุ่ม หรือการทำงานใดงานหนึ่งให้ดำเนินไปจนบรรลุจุดมุ่งหมาย

9. ความสร้างสรรค์ : ความกล้าที่จะแสดงความคิดแปลกใหม่ แตกต่างจากความคิดธรรมดา ความช่างสงสัยและไม่ยอมรับแนวคิดแนวทางปฏิบัติของคนอื่นซึ่งนำไปสู่การค้นพบสิ่งแปลกใหม่

10. เจตคติที่ดีต่อวิทยาศาสตร์ : อารมณ์และความรู้สึกนึกคิดที่ดีเกี่ยวกับความสนใจ ความเชื่อ การมีคุณธรรมจริยธรรม การยึดถือในคุณค่าของงานด้านวิทยาศาสตร์ รวมถึงผลกระทบในด้านต่างๆ ของวิทยาศาสตร์ที่มีต่อสังคม หรือตัวนักวิทยาศาสตร์

10.1 ความสนใจในวิทยาศาสตร์ : ความรู้สึกชื่นชอบหรือพึงพอใจในวิทยาศาสตร์ หรือสิ่งที่มีความเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์

10.2 การเห็นคุณค่าทางวิทยาศาสตร์ : การรับรู้ การยอมรับถึงประโยชน์ของวิทยาศาสตร์ หรือสิ่งที่มีความเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์

10.3 ความเชื่อและค่านิยมที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ : ข้อมูล ความคิดเห็น ความเชื่อของบุคคลที่มีต่อวิทยาศาสตร์ หรือสิ่งที่มีความเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ในด้านการเล็งเห็นถึงความสำคัญ หรือการนำมาใช้เป็นการประเมินการเลือกการตัดสินใจของบุคคล

10.4 คุณธรรมและจริยธรรมที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ : ความเชื่อและการประพฤติปฏิบัติที่ดีงามที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ ในการที่จะนำวิทยาศาสตร์ไปคิดและปฏิบัติ เพื่อให้เกิดความดี ความถูกต้อง และเกิดประโยชน์อย่างแท้จริงต่อสังคมต่อไป