Frågor om vetenskaplig metod har diskuterats ända sedan antiken, men tog verklig fart i och med den vetenskapliga revolutionen. Sedan Francis Bacon har en empiristisk grundsyn varit populär, man har samlat och bearbetat fakta istället för att i sin fåtölj sitta och tänka ut hur världen fungerar och hänger ihop, den senare verksamheten brukar vara inspirerad av den filosofiska riktning som kallas rationalism.

Senare har filosofer och vetenskapsmän blivit allt mer övertygade om att endast faktainsamlande och analys av insamlade fakta inte är den bästa metoden, istället menar man ofta att man på sin kammare tar fram en hypotes, som man senare genom experiment prövar mot verkligheten. Ofta kallar men en sådan metod för hypotetisk-deduktiv metod.

Grundad teori och hermeneutik har under 1900-talet vuxit fram som viktiga metoder i vetenskap. Vägen mot accepterad teoribildning går ofta via protovetenskap eller marginalvetenskap.

I metodteori, särskilt inom socialvetenskaperna, skiljer man ofta mellan kvantitativ metodteori och kvalitativ metodteori. Den förstnämnda innehåller ofta insamling av en mängd fakta och sedan analys med statistiska metoder, medan den senare ofta innebär till exempel djupintervjuer eller deltagande observation. I kvalitativ metodteori är vanliga undersökningsmetoder etnografi, fenomenologi, symbolisk interaktionism och etnometodologi.

Förment vetenskaplig frågeställning utan vetenskaplig metod kallas kvasi- eller pseudovetenskap.