На емпіричному рівні здійснюється спостереження за об'єктами, фіксуються факти, проводяться експерименти, встановлюються емпіричні співвідношення та закономірні зв'язки між окремими явищами.
Види прийомів, що застосовуються на емпіричному рівні: спостереження, вимірювання, експеримент, моделювання.
1) Спостереження — це певна система фіксування та реєстрації властивостей і зв'язків досліджуваного об'єкта в природних умовах або в умовах експерименту. Спостереження полягає у цілеспрямованому сприйманні предметів дійсності для одержання безпосередніх чуттєвих даних про об'єкт пізнання, вивчення предметів, що спираються на такі чуттєво-сенситивні здібності, як відчуття, сприймання, уявлення. Здійснення спостереження передбачає активне протиставлення себе як суб'єкта навколишній дійсності, виділення та усвідомлення пізнавальної мети, а також фіксування засобами мови вихідних відомостей про об'єкт, схеми, графіки, діаграми. Структурними компонентами спостереження є: сам спостерігач, об'єкт дослідження, умови та засоби спостереження — прилади, установки, вимірювальні знаряддя.
Спостереження не є пасивним методом, у ньому теж реалізується активний характер пізнання: по-перше, в цілеспрямованому характері спостереження, в наявності вихідної установки у спостерігача — що спостерігати, на які явища звертати особливу увагу; по-друге, у відбірковому характері матеріалу; по-третє, у виборі та конструюванні засобів спостереження та опису. З розвитком пізнання на перший план у спостереженні дедалі більше виступають такі його сторони, як мета, план. теоретичні установки, осмислення результатів; зростає роль теоретичного мислення у спостереженні. Особливо складним є спостереження в суспільних науках, де наслідки його значною мірою залежать від світоглядно-методологічних установок спостерігача, його ставлення до об'єкта. Метод спостереження є обмеженим методом, оскільки з його допомогою можна лише зафіксувати певні властивості і зв'язки об'єкта, але не можна розкрити їхньої природи, сутності, тенденцій розвитку. З пізнавальних можливостей методу спостереження випливають і його основні функції: 1) фіксація та реєстрація фактів; 2) попередня класифікація фіксованих фактів на засадах певних принципів, сформульованих на основі існуючих теорій; 3) порівняння зафіксованих фактів.
2) Вимірювання являє собою певну систему фіксації та реєстрації кількісних характеристик досліджуваного об'єкта за допомогою різноманітних вимірювальних приладів та апаратів. Вимірювання — це процес визначення відношення однієї кількісної характеристики об'єкта до іншої однорідної з нею, прийнятої за одиницю виміру. Основні функції методу вимірювання: 1) фіксація кількісних характеристик об'єкта; 2) класифікація та порівняння результатів вимірювання.
Надзвичайно важливе значення в процесі емпіричного наукового дослідження мають експериментальні методи, які являють собою певну систему пізнавальних операцій, пов'язаних з дослідженням об'єктів у спеціально створених для цього умовах, які сприяють виявленню, вимірюванню, порівнянню їхніх властивостей та зв'язків.
3) Експеримент — це метод емпіричного рівня наукового пізнання, спосіб чуттєво-предметної діяльності, коли явища вивчають за допомогою доцільно обраних чи штучно створених умов, що забезпечують перебіг у чистому вигляді тих процесів, спостереження за якими необхідне для встановлення закономірних зв'язків між явищами. Експеримент широко застосовують не лише в природничих науках, а й у соціальній практиці, де він відіграє значну роль у пізнанні та управлінні суспільними процесами. Проведення експериментальних досліджень передбачає здійснення ряду пізнавальних операцій: 1) визначення цілей експерименту на основі існуючих теоретичних концепцій з врахуванням потреб практики та розвитку самої науки;
4) Моделювання. Сутність цього прийому полягає в побудові моделей, за допомогою яких досліджуються різноманітні природні та соціальні об'єкти. Метод моделювання використовується, як правило, тоді, коли з якихось причин неможливо досліджувати об'єкт безпосередньо. Тоді замість нього виступає його аналог — модель, яку досліджують як імітацію оригіналу (об'єкта). На моделі вивчають властивості об'єкта, а потім нагромаджені знання переносять на оригінал. В основі такого перенесення лежить схожість, подібність моделі та оригіналу.
