قوانین کلی علوم تجربی از راه تجربه به ‌دست می‌آیند. از باب مثال، فیزیک‌دانان از راه تجربه نقطۀ انجماد، نقطۀ ذوب و نقطۀ تبخیر مواد گوناگون را تعیین می‌کنند. اینکه راه تجربه دقیقاً چیست، از مباحث معرفت‌شناسی علوم تجربی است، و در فلسفۀ علم بررسی می‌شود.

به ‌طور خلاصه می‌توان گفت در تجربه، هم از حس استفاده می‌شود، و هم از تعقل؛ زیرا در این راه، معرفت‌هایی جزئی را که با حس به ‌دست آمده‌اند، با نوعی استدلال عقلی ترکیب می‌کنیم و به نتیجۀ کلی دست می‌یابیم. به ‌عبارت دیگر، دستیابی به قوانین کلی علوم، حاصل استدلال‌هایی عقلی است، که در آنها از مقدمات حسی نیز استفاده می‌شود. مقدمات حسی، وقوع پدیدۀ مادی خاصی را گزارش می‌کنند، و تجربه‌گر می‌کوشد با بررسی موارد آزمون‌شده، علت یا علل وقوع آن پدیده را کشف کند، تا با استفاده از قانون علیت و فروع آن (قاعدۀ سنخیت و ضرورت)، به قانونی کلی در تبیین آن پدیده دست یابد.

با توجه به آنچه در تعریف تجربه گفتیم روشن می‌شود که ارزش تجربه به امور گوناگونی بستگی دارد. از سویی به ارزش معرفت‌های حسی تجربه‌گر وابسته است، و از سوی دیگر، به ارزش استدلال‌های عقلی‌ای بستگی دارد که به نتیجۀ تجربی می‌انجامند. در این میان، میزان موفقیت تجربه‌گر در تعیین عوامل دخیل در وقوع آن پدیده، از میان مجموعه‌ای از عوامل که احتمالاً در آن پدیده دخالت دارند، در ارزش استدلال تجربی دخالت دارد. بنابراین، چنانچه احتمال دهیم که در ابزارهای مشاهده و اندازه‌گیری خطایی رخ داده، یا احتمال بدهیم مشاهده‌گر دچار خطای حواس شده باشد، یا نتوانسته باشد برخی از عواملی را که واقعاً در وقوع پدیده دخالت دارند حدس بزند، یا نتوانسته باشد دخالت یا عدم دخالت برخی از آنها را با وضع و رفع تعیین کند، به همان میزان، ارزش و اعتبار نتیجۀ حاصل از تجربه کاهش می‌یابد.

دانشمندان علوم تجربی نیز، با توجه به امکان خطا در قوانین تجربی، به این نتیجه رسیده‌اند که «صحت هیچ نظریه‌ای را نمی‌توان اثبات کرد».  به همین جهت، نقض بسیاری از این قوانین با تحقیقات بعدی، نتیجه‌ای دور از انتظار نیست.

گفتیم که اگر دانشمند نتواند دخالت یا عدم دخالت برخی از عواملی را که احتمالاً در وقوع حادثه‌ای دخیل‌اند، با وضع و رفع تعیین کند، اعتبار قانون تجربی به‌‌دست‌آمده کاهش می‌یابد. به همین دلیل، قوانین فیزیک در بارۀ اجسامی که وضع و رفعشان ساده‌تر است، یا به‌اصطلاح آزمون‌پذیرترند، ارزش معرفتی بیشتری دارند، تا قوانین جامعه‌شناسی، که وضع و رفع عوامل محتمل در آنها، در بسیاری موارد از توان تجربه‌گر بیرون است، و به هر حال، معرفت‌های تجربی هیچ گاه ارزش معرفت‌های شهودی و عقلی محض را ندارند، گرچه به ‌طور نسبی، و تا حدی ارزشمند و معتبرند.