Mục đích của khoa học là tạo ra tri thức khoa học.
Tri thức khoa học (scientific knowledge) là tổng hợp các tri thức về các quy luật, lý thuyết giải thích hiện tượng hoặc trạng thái sự vật bằng cách sử dụng phương pháp khoa học. Quy luật hay định luật (laws) trạng thái tồn tại của các hiện tượng hoặc hành vi; còn lý thuyết (theories) là giải thích một cách hệ thống cơ chế tồn tại của các hiện tượng hay hành vi đó.
Ví dụ trong vật lý, định luật Newton về chuyển động mô tả điều xảy ra khi một vật trong trạng thái đứng yên hoặc chuyển động (Định luật thứ nhất của Newton), cần có lực tác động nào để tạo ra chuyển động cho vật đang đứng yên hoặc làm cho vật đang chuyển động sang trạng thái đứng yên (Định luật thứ hai của Newton), mô tả và giải thích điều xảy ra khi hai vật va chạm với nhau (Định luật thứ ba của Newton). Ba định luật này tạo thành nền tảng cho cơ học cổ điển – lý thuyết về sự chuyển động của vật. Tương tự, lý thuyết quang học giải thích tính chất của ánh sáng và sự lan truyền ánh sáng trong các môi trường khác nhau; lý thuyết điện từ cắt nghĩa tính chất của điện và nguyên lý tạo ra điện; cơ học lượng tử giải thích các thuộc tính của hạt trong nguyên tử; nhiệt động học giải thích đặc tính của năng lượng và vận hành cơ khí. Các khóa học vật lý bậc đại học thường có các chương dành riêng cho từng lý thuyết trên.
Các lý thuyết trong các khoa học xã hội cũng tương tự như vậy. Chẳng hạn, lý thuyết thiên lệch nhận thức (cognitive dissonance theory) trong tâm lý học giải thích sự phản ứng khác nhau của con người khi quan sát một sự kiện; lý thuyết răn đe tổng hợp (general deterrence theory) giải thích lý do một số người tham gia vào các hành vi lệch chuẩn hoặc phạm tội như hành vi tải nhạc bất hợp pháp hoặc vi phạm bản quyền phần mềm; lý thuyết hành vi hoạch định (theory of planned behavior) giải thích cách thức con người lập luận để đưa ra các lựa chọn có ý thức trong cuộc sống hàng ngày của họ.
Mục đích của nghiên cứu khoa học là khám phá, phát hiện các quy luật, định luật và thiết lập các lý thuyết tiên khởi để giải thích hiện tượng tự nhiên hoặc xã hội, hay nói cách khác là tạo ra tri thức khoa học. Điều quan trọng cần hiểu rằng tri thức này có thể chưa hoàn thiện hoặc thậm chí còn khác xa sự thật. Đôi khi không có một chân lý phổ biến mà là trạng thái có “nhiều sự thật”. Cần hiểu rằng các lý thuyết dựa trên cơ sở tri thức khoa học chỉ là sự giải thích một hiện tượng cụ thể do một nhà khoa học đưa ra. Như vậy, lý thuyết giải thích đầy đủ hay sơ lược tuỳ thuộc vào mức độ những giải thích đó phù hợp với thực tế đến đâu và do đó lý thuyết là hoàn thiện hay chưa hoàn thiện. Sự tiến bộ của khoa học đánh dấu bằng sự tiến triển trong quá trình hoàn thiện lý thuyết thông qua những tiến bộ trong quan sát nhờ sử dụng phương tiện chính xác hơn và suy luận logic hợp lý hơn.
Việc tìm ra quy luật hoặc lý thuyết khoa học phải thông qua quá trình suy luận logic và luận cứ. Suy luận logic (lý thuyết) và luận cứ (quan sát) là hai trụ cột tạo ra tri thức khoa học. Trong khoa học, lý thuyết và quan sát có quan hệ tương hỗ và phụ thuộc lẫn nhau. Lý thuyết cung cấp ý nghĩa và tầm quan trọng của những cái quan sát; còn quan sát giúp kiểm chứng hoặc chỉnh lý các lý thuyết đang tồn tại hoặc xây dựng lý thuyết mới. Bất kỳ cách thức khác thu thập tri thức, chẳng hạn như bằng đức tin hoặc quyền uy đều không thể được coi là khoa học.
