Найважливіший метод емпіричного дослідження - спостереження. Спостереження є цілеспрямоване сприйняття явищ дійсності, у ході якого ми одержуємо знання про зовнішні сторони, властивості, відносини досліджуваних предметів. Наукове спостереження - це особливий вид діяльності, що включає в себе самого спостерігача, об'єкт спостереження і засоби спостереження. Спостереження завжди цілеспрямоване. Цілеспрямованість визначається попередніми ідеями, гіпотезами. Ціль ідеї - поставити задачу дослідження. Спостереження завжди зв'язане з описом. В емпіричному описі фіксуються засобами природної чи штучної мови відомості про предмет, дані спостереження. Наукове дослідження, так чи інакше, зв'язано з виміром, що перетворює природознавство в точну науку. Вимір припускає в своїй основі порівняння об'єктів за якими-небудь подібними властивостями і сторонами. Порівняння використовується не тільки в зв'язку з виміром. У ряді наук - біологія, мовознавство - достатньо широко застосовуються порівняльні методи. Спостереження і порівняння можуть проводитися як самостійно, так і в зв'язку з експериментом. В експерименті спостерігач активно втручається в досліджуваний процес, щоб одержати про нього необхідні знання. В експерименті створюються спеціально контрольовані умови, це дозволяє при необхідності відтворювати їх. Слід пам'ятати, що питання природі задає дослідник, а відповіді дає сама природа.