É a área da filosofia que questiona a ciência, de quais ideias parte, qual método emprega, sobre qual fundamento se baseia e acerca de suas implicações. Apesar destes problemas gerais, muitos filósofos escreveram sobre algumas ciências particulares, como a física e a biologia. Não apenas se utiliza a filosofia para pensar sobre a ciência, como também a ela se socorrem os resultados científicos para pensar a filosofia.
As ciências naturais (biologia, química e física), formais (matemática, lógica e teoria dos sistemas), sociais (sociologia, antropologia e economia) e aplicadas (agronomia, arquitetura e engenharia) já foram objetos de estudos filosóficos. Historicamente, já na Grécia Antiga se pensava sobre a ciência.
Aristóteles (384 a.C. - 322 a.C.), por exemplo, escreveu sobre a origem da vida, ao afirmar a possibilidade de existir vida a partir de algo inanimado. A teoria da abiogênese (geração espontânea) que ele defendia perdurou por diversos séculos. Além da origem da vida, Aristóteles também se preocupou em elaborar um meio de estudar as espécies, sendo ele o primeiro a propor uma divisão do reino animal em categorias.
No decorrer da história, a figura mais importante para a filosofia da ciência é Francis Bacon (1561-1626), filósofo inglês responsável pela base da ciência moderna, que aprimorou e divulgou o método indutivo existente: parte-se de fatos particulares para se chegar a conclusões universais.
Após Bacon, muito se pensou e escreveu sobre a ciência, especialmente devido aos avanços e descobertas dos séculos seguintes. René Descartes desenvolveu seu método e houve as contribuições e discussões de Galileu Galilei, de Isaac Newton, de Gottfried Leibniz e de outros. Deste aumento considerável de pensadores que detiveram tempo acerca do campo da filosofia da ciência, David Hume e Karl Popper são os escolhidos para tecermos alguns comentários de suas importantes ideias.
David Hume (1711-1776), filósofo escocês, criticou fortemente as bases da ciência e da filosofia. A partir do pensamento de John Locke (1632-1704), Hume levou o empirismo, a ideia de que todo o nosso conhecimento tem origem na experiência (nos cinco sentidos), até as últimas consequências.
Para ele, se nosso conhecimento ocorre após a experiência, isso significa que não podemos deduzir eventos futuros. É dizer que não há nada no mundo que garanta que as leis reitoras do universo hoje serão as mesmas amanhã. Por mais que o homem observe há milênios o sol aparecer todos os dias, nada garante o seu aparecimento no dia subsequente e, por isso, a ciência não pode tomar suas conclusões como verdades absolutas.
No século XX, o filósofo austríaco, Karl Popper (1902-1994) criticou a forma de fazer ciência a partir da indução, método defendido por Bacon. Para Popper, o referido método não garante a validade de suas conclusões, pois não é possível ter acesso a todos os fatos particulares para se chegar a conclusões. Um cientista pode observar cisnes durante 20 anos e perceber que todos os cisnes analisados são brancos, mas ele não pode afirmar que "todos" os cisnes são brancos.
Se ele concluir isto, bastará a existência de apenas um cisne negro para invalidar sua tese. Com isto, Popper defenderá que o papel da ciência é falsear as suas conclusões a partir do método dedutivo, ao partir de conclusões universais para a verificação particular. O papel da ciência é verificar se suas conclusões são verdadeiras, ao tentar falseá-las com a experimentação.