Las teorías científicas van bien para explicar cómo funciona el mundo natural (y no natural), pues se basan en fenómenos bien fundamentados y observados con frecuencia que se pueden replicar. Así, las teorías científicas empíricas son predictivas, universales y contrastables. Las leyes científicas, por el contrario, no ofrecen ninguna explicación de la mecánica de un fenómeno, solo la observación invariable de que sucede algo. Las teorías obsoletas, como la teoría del flogisto sobre la combustión, se desechan una vez la investigación o la instrumentación descubren nuevos datos empíricos sobre el fenómeno.
La teoría científica se basa en la evolución del método científico, comenzando por el enfoque inductivo-deductivo de Aristóteles sobre la observación científica, tal y como establece en su "Órganon". Pero la de Aristóteles no fue la única aproximación para la formulación de teorías; Epicuro estableció sus propias reglas para "inferir" cómo y por qué funciona la naturaleza. Los europeos no prestaron gran atención a la ciencia durante la Edad Media (les preocupaba más sobrevivir a todas esas guerras, pestes y hambrunas), pero en el año 1021 d. C., el físico árabe Ibn al-Haytam (conocido en Occidente como Alhacén), creó su método para proponer teorías científicas: la observación, la experimentación y la lógica racional.
Cuando Europa sorteó sus problemas, los humanistas del Renacimiento añadieron sus propias ideas sobre cómo debían realizarse las teorías científicas. Francisco Sánchez en las obras que escribió de 1571 a 1573 sostuvo que el único método válido para el saber se basaba en el escepticismo, y así Francis Bacon desarrolló la inducción por eliminación como base para proponer teorías científicas. Descartes, Galileo y Newton refinaron esos métodos. En el siglo XX, Charles Peirce, Karl Popper y Thomas Kuhn debatieron y avanzaron la noción de lo que debía ser el método científico, un estándar para cualquier búsqueda en todas las disciplinas de investigación.
Hay, por supuesto, otras maneras menos empíricas de comprender el universo, pero las teorías científicas permanecen arraigadas en la realidad... y han llevado ideas y tecnologías a la civilización para hacer la vida humana mucho más cómoda.