Сучасна наука все більше проникає в структуру об'єктивних явищ, широко використовуючи при цьому такий прийом теоретичного мислення як формалізація. Формалізація є побудова абстрактно-математичної моделі, що розкриває сутність досліджуваних процесів. Результатом такого розумового процесу стає узагальнена знакова модель об'єкта. Формалізація широко застосовується в математиці, логіці, сучасній лінгвістиці.
Розвиту теорію можна побудувати, використовуючи аксіоматичний метод. Уперше цей метод був використаний у геометрії Евкліда. Метод припускає, що спочатку задається набір вихідних положень, що не вимагають доказів. Ці положення називаються аксіомами (постулатами). Потім з них за визначеними правилами будується система вивідних пропозицій. Сукупність вихідних аксіом і виведених на їхній основі пропозицій складає аксіоматично побудовану теорію. Розвите теоретичне знання будується не «знизу» за рахунок індуктивних узагальнень наукових фактів, а розгортається як би «зверху» стосовно емпіричних даних. Особливість цього методу полягає в тому, що спочатку створюється гіпотетична конструкція, що дедуктивно розгортається, утворюючи системи гіпотез, потім ця система піддається досвідченій перевірці, у ході якої вона уточнюється і конкретизується. Це і складає сутність гіпотетико-дедуктивного розгортання теорії.
До наукових методів теоретичного дослідження відноситься метод сходження від абстрактного до конкретного, логічний і історичний методи.