波普尔的哲学广泛涉及科学和社会问题。然而，他的烜赫声名和重大影响主要来自他的科学哲学。现代西方科学哲学发端于本世纪二十年代形成的逻辑实证主义。如果说从那时以后的长时间里，西方科学哲学是一枝独秀，那么，从五十年代末和六十年代初开始，形成了流派纷呈，新思想、新学说迭出的空前繁荣局面。打开这个局面并居于中枢的人，正是波普尔。

    波普尔的科学哲学被称为批判理性主义。它的提出是针对逻辑实证主义的经验主义科学哲学的，它是对现代自然科学作出的唯理主义反应。他根据这个基本观点建立起了呈严密理论形态的“猜想-反驳方法论”。这个科学方法论就是他的科学哲学乃至整个哲学的主体。他的科学哲学的其余部分——主要的也就是他那主张知识客观性的著名的“三个世界”理论——则是对这个主体的发挥。

    波普尔的主要科学哲学著作是《研究的逻辑》（1934年德文初版；英译本为《科学发现的逻辑》，1959年）、《猜想与反驳：科学知识的增长》（1963年）和《客观知识：一个进化论的研究》（1972年）。大致说来，就哲学贡献而言，第一本著作提出了他的批判理性主义观点；第二本建立了猜想-反驳方法论，其中自然也包括对他的批判理性主义的阐发；第三本倡言他的“三个世界”的学说。《猜想与反驳：科学知识的增长》一书在他的整个哲学中所占的重要地位，是显而易见的。我们完全可以从这本书来认识他的科学方法论。

    逻辑实证主义是现代自然科学革命的第一个哲学产儿。它本质上是从经验主义观点出发，运用现代逻辑工具对这场科学革命所作的方法论总结。由于囿于经验主义，它把科学知识归纳为通过归纳法从经验确立起来的即得到证实的真命题，科学的发展是这种命题和由它们构成的理论的累积；它把方法论分析局限于用形式逻辑工具对现成知识——概念、命题和理论——作静态的分析。因此，它最终只是建立了关于科学证明的现代逻辑方法论。

    然而，现代自然科学处于革命的时期，也就是作出重大发现的时期。因此，最需要的是建立科学发现的方法论。波普尔正是顺应了这种需要。他的猜想-反驳方法论就是关于科学发现的方法论。

    波普尔在这样的哲学和科学背景之下，从爱因斯坦和康德那里找到两个思想来源：批判和唯理主义，并独创地把它们探合成他的“批判理性主义”。找到了这个出发点、基石和内核，他就着手建立他的科学发现方法论。

    首先，他建立了同逻辑实证主义针锋相对的科学知识观。这就是他提出的反归纳主义-证伪主义，其结论是：知识是假说。

    他认为，现代自然科学革命表明，科学的精神是批判，也即是不断推翻旧理论，不断作出新发现，而科学发现是理性的活动，无需新的经验参与。这就是说，科学就是理性不断作出的假说，而这假说不断遭到批判，即被证伪。因此，他提出，科学和非科学的“划界标准”不是逻辑实证主义的“可证实性”判据，而应当是他所谓的“可证伪性”判据。他进而提出，“可证实性判据”不仅不合理，而且不可能，因为它的工具即归纳法是无效的。相比之下，他的“可证伪性判据”不仅合理，而且可能。它的工具是否定式假言宣言三段论这种演绎法，因为据之可借助“判决性实验”从单称陈述的真论证作为科学知识的全称陈述的假，即可实现证伪。他还提出，作为科学知识之表征的可证伪性还可定量地加以刻画，为此他引入了“可证伪度”的概念。这样，只有可证伪的陈述才是科学的陈述，而科学陈述的可证伪度越高，即它禁止得越多，它的经验含量也就越多，也即知识含量越多。

    其次，他从这种证伪主义出发对科学作分析。他突破把知识看做静态的积累而加以逻辑分析的框框，把科学看做知识增长的动态过程，以批判理性主义的证伪主义加以分析，从而把这过程通过“理性重建’而复现为著名的四段图式：“问题—>尝试性解决—>排除错误—>新的问题”。

    这里，尝试性解决就是所作出的科学发现，它们往往同时有好几个，这就要通过排除错误来作选择。他认为，这时才需要诉诸经验，即接受那些较好地经受住了经验检验的理论（尝试性解决），尽管它将来最终还是会被证伪。他把这称为确认。他还引入了确认度作为相应的定量表征。较好地经受住证伪的理论被认为是确认度高的理论。此外，他还用所谓逼真度取代“真理”，作为对科学进步的量度。他认为，一个理论的内容包含真性和假性两部分，而逼真度是真性内容减去假性内容的差。