По мнению Поппера, общепринято, что для опытных, эмпирических наук целесообразно применение индуктивных методов. Это объясняется тем, что логика научного исследования со времен Дж. С. Милля отождествляется только с индуктивной логикой. С точки зрения сторонников индукции, истинные высказывания выводятся из опыта и по причине повторяемости опыта могут быть универсальными. Поппер же считал, что опытное знание может быть представлено только частными высказываниями, которые утверждают что-то только об единичных опытах. По своей сути все универсальные высказывания, полученные с помощью индукции, являются не аналитическими, а синтетическими; их истинность не выводится с логической необходимостью, и их опровержение возможно в случае обнаружения опровергающего их факта, а потому вероятностный характер всех подобных высказываний Поппер определял как проблему индукции.
К. Поппер высказал также сомнения в положении неопозитивистов, что все научные высказывания или понятия должны выводиться из опыта или сводиться к чувственным данным, ощущениям, восприятиям и т. п. Поппер считал, что высказывания не могут быть логически выведены непосредственно из восприятия. К примеру, эмпирическое высказывание «Здесь сейчас красное» выражено на языке пространства и времени, с помощью этих категорий строится высказывание, и они логически предваряют восприятие, но не выводятся из него. Вследствие этого базисные высказывания позитивистов, такие как «атомарные высказывания» Б. Рассела, «суждения восприятия», «протокольные предложения» К. Нейрата, Р. Карнапа, выводимые непосредственно из чувственных данных, невозможны по определению. Вера логических позитивистов в индуктивную логику, по Попперу, возникла в результате смешения психологической и эпистемологической проблемы. Объективность знания не следует из того, что чувственные данные опыта непосредственно связывают нас с действительностью. Логическая сторона этой проблемы затрагивает вопрос об обоснованности знания, а не о том, откуда пришло наше знание.
К. Поппер, стремясь устранить психологизм, разделял в деятельности ученого момент выдвижения гипотезы и процедуру ее проверки. Замысел в создании гипотезы неподвластен логической процедуре, он исключал его из своего анализа, относил его к психологии познания. Другое дело вопрос об обосновании гипотезы, здесь возможна рациональная реконструкция и проверка.
Как уже было сказано выше, Поппер не видел возможности индуктивного способа построения знания. Процедура проверки гипотезы, с его точки зрения, должна быть дедуктивной. Из сформулированной, но непроверенной гипотезы (под гипотезой понимается высказывание, истинность которого только предполагается) или теории выводятся следствия. При этом исследуется внутренняя непротиворечивость теории путем логического сравнения полученных следствий, исследуется логическая форма теории, т. е. имеет ли она характер эмпирической теории или является тавтологичной (теория, которая не несет никакого знания о мире). Далее теория проверяется при помощи опыта. Если следствие, выводимое из гипотезы или теории, верифицировано, т. е. прошло опытную проверку, то теория в настоящее время выдержала проверку, и нет необходимости от нее отказываться. Одновременно не допускается, что на основании проверенных следствий может быть установлена истинность, неопровержимость теории или хотя бы ее вероятность. Положительное решение, согласно Попперу, временное, так как теория впоследствии может быть опровергнута.
Исходя из собственной методологии, Поппер считал, что наука связана только с областью рационального, а рациональность соответствует критичности. Он признает теорию научной, если имеется возможность ее опытной проверки, но не верифицируемость, а фальсифицируемость теории следует рассматривать в качестве критерия ее проверки на достоверность. В связи с этим научные теории должны проверяться методом, названным им фальсификацией. Принцип фальсификации заключается в том, что научную теорию надо не подтверждать, а опровергать. Когда речь идет о научной теории, то подразумеваются не только опытные данные, подтверждающие ее, но, прежде всего, и совокупность фальсификаторов (опытных данных, противоречащих этой научной теории). Теория должна не выводиться, а испытываться, фальсифицироваться опытом, в процессе дедуктивной процедуры проверки теории.
Главная мысль К. Поппера заключается в том, что ни одну теорию нельзя назвать научной, если она в принципе не может быть опровергнута (фальсифицирована). Отсюда понятно, что Поппер был противником вспомогательных допущений, которые вносятся в существующие теории и избавляют их от опровержения.