У науковому пізнанні в діалектичній єдності чуттєвого та раціонального головна роль належить раціональному мисленню. Проте його основні форми (поняття, судження, умовиводи) не відображають повною мірою його специфіку, оскільки вони функціонують як на донауковому, так і на науковому рівні пізнання. В науковому пізнанні формуються і набувають відносної самостійності такі форми та засоби пізнання, як ідея, проблема, гіпотеза, концепція, теорія. Ідея — це форма наукового пізнання, яка відображає зв'язки, закономірності дійсності І спрямована на її перетворення. Ідея в науковому пізнанні виконує багато функцій, основними з яких є: 1) підсумовування досвіду попереднього розвитку знання; 2) синтезування знання в цілісну систему; 3) виконання ролі активних евристичних принципів пояснення явищ; 4) спрямування пошуку нових шляхів вирішення проблем. Ідея одночасно є і формою осягнення в мисленні явищ об'єктивної дійсності, і включає в себе усвідомлення мети й проектування подальшого розвитку пізнання та практичного перетворення світу. Ідея не просто відображає дійсність такою, як вона існує тут і тепер, але і її розвиток в можливості, в тенденції, вона фіксує не лише суще, але і належне, спрямовує пізнавальну діяльність людини на практичне перетворення дійсності.
Проблема — це форма наукового пізнання, що є єдністю двох змістовних елементів:
знання про незнання і передбачення можливості наукового відкриття. Проблема є відображенням ситуації, яка об'єктивно виникає в процесі розвитку суспільства як протиріччя між знанням про потреби людей у яких-небудь результативних практичних та теоретичних діях і незнанням шляхів, засобів, знарядь їх реалізації. Проблема — це суб'єктивна форма вираження необхідності розвитку знання, яка відображає суперечність між знанням і дійсністю або протиріччя в самому пізнанні; вона є одночасно засобом і методом пошуку нових знань. Постановка проблеми — це вихід із сфери уже вивченого в сферу того, що ще належить вивчити, як пошуковий метод проблема включає в себе нове знання, але воно має характер припущення і поряд з істинними положеннями містить також і оману. Проблема — це етап зародження нових знань, що має активний пошуковий характер, і в якому істинне переплітається з неістинним, об'єктивний зміст не відділений від суб'єктивного. Це також початковий етап становлення наукової теорії. В такому разі проблема є джерелом розвитку теорії, пошуком шляхів її використання для вирішення практичних завдань, а також визначення меж її застосування і, тим самим, виявлення її обмеженості. Розвиток пізнання можна уявити як перехід від постановки одних проблем до їхнього вирішення, а потім до постановки нових проблем та подальшого вирішення їх.
Гіпотеза — це форма та засіб наукового пізнання, за допомогою яких формується один з можливих варіантів вирішення проблеми, істинність якої ще не встановлена і не доведена.
Гіпотеза є формою розвитку наукового пізнання, засобом переходу від невідомого до відомого, від неповного, неточного знання до більш повного, точного. Гіпотези висуваються в контексті розвитку науки для вирішення якої-небудь конкретної проблеми з метою пояснення нових експериментальних даних або ж для усунення суперечностей між теорією та даними експериментів шляхом проведення перевірки, доведення. Після цього гіпотеза перетворюється в наукову теорію або замінюється новою гіпотезою.
Висунення нової гіпотези, як правило, спирається на результати перевірки попередньої, навіть тоді, коли результати були негативними. Тому стара гіпотеза, зрештою, стає необхідним історичним і логічним етапом становлення нової. Теорія — це найбільш адекватна форма наукового пізнання, система достовірних, глибоких та конкретних знань про дійсність, яка має струнку логічну структуру і дає цілісне, синтетичне уявлення про закономірності та суттєві характеристики об'єкта. Теорія на відміну від гіпотези є знанням достовірним, істинність якого доведена і перевірена практикою. Від інших видів достовірного знання теорія відрізняється своєю точною логічною організацією і своїм об'єктивним змістом, а відповідно і своїми пізнавальними функціями. Усі форми наукового пізнання (ідея, проблема, гіпотеза, концепція, теорія) діалектично взаємопов'язані, і взаємо обумовлюють одна одну.
