科學實驗，是指根據一定目的，運用一定的儀器、設備等物質手段，在人工控制的條件下，觀察、研究自然現象及其規律性的社會實踐形式。是獲取經驗事實和檢驗科學假說、理論真理性的重要途徑。它不僅包括儀器、設備、實驗的物質對象，還包括背景知識、理論假設、數據分析、科學解釋，以及實驗者之間的協商、交流和資金的獲取等相關社會因素。其性質不只是物質性的，還是文化性的和社會性的。在實驗活動中，隔離、介入、追跡、儀器操作，對象形態改造，實驗條件控制以及資源利用等，都表明實驗者是自然和社會的參與者。科學實驗的範圍和深度，隨着科學技術的發展和社會的進步而不斷擴大和深化。
基本信息
科學實驗是觀察的一種形式。由於科學實驗在經驗自然科學研究中具有特殊重要的地位，因此，需要對科學實驗單獨加以論述。
當人們不滿足在自然條件下去觀察對象，要求對被研究對象進行積極的干預時，這就導致科學實驗的產生。
在古代社會，科學實驗就已在人們探索自然界奧祕的過程中逐步醞釀產生。但是那時的實驗還只是以原始樸素形式出現，它還沒有成爲一種獨立的社會實踐活動形式。嚴格意義上的科學實驗是從近代開始的。實驗方法的運用成爲近代自然科學的主要特點。這種情況之所以在近代出現，根本原因在於工業生產在這時得到了長足的發展。恩格斯說：“從十字軍遠征以來，工業有了巨大的發展，併產生了很多力學上的（紡織、鐘錶製造、磨坊）、化學上的（染色、冶金、釀酒）、以及物理學上的（眼鏡）新事實，這些事實不但提供了大量可供觀察的材料，而且自身也提供了和已往完全不同的實驗手段，並使新的工具的製造成爲可能。可以說，真正有系統的實驗科學，這時候才第一次成爲可能。”（《馬克思恩格斯選集》 第3 卷人民出版社1972年版，第523-524頁）
從近代到現代，科學實驗經歷了很大發展，科學實驗的社會性也逐步提高。到了1940年代以後，科學實驗的規模愈來愈大。科學實驗再也不是科學家個人的事業，而成爲整個社會事業的一個有機部分。
科學實驗和科學觀察一樣，也是蒐集科學事實、獲得感性材料的基本方法，同時也是檢驗科學假說，形成科學理論的實踐基礎，二者互相聯繫、互爲補充。但實驗是在變革自然中認識自然，因而有着獨特的認識功能。原因是科學實驗中多種儀器的使用，使獲得的感性材料更豐富、更精確 ，且能排除次要因素的干擾，更快揭示出研究對象的本質。
主要步驟
科學的方法應該包括六個重要步驟：
觀察
觀察即對事實和事件的詳細記錄。
定義
對問題進行定義是有確切程序可操作的。
假設
提出假設是對一種事物或一種關係的暫時性解釋。
檢驗
收集證據和檢驗假設，一方面要能提供假設所需的客觀條件，一方面要找到方法來測量相關參數。
發表
發表研究結果：科學信息必須公開透明，真正的科學關注的是解決問題。
建構
即建構理論。孤立的問題無法建立理論，科學的理論是可以被證僞的。
科學實驗之所以受到人們的重視，之所以能比自然觀察優越，這是和科學實驗本身的特點密切相關的。
純化條件
科學實驗具有純化觀察對象的條件的作用。
自然界的對象和現象是處在錯綜複雜的普遍聯繫中的，其內部又包含着各種各樣的因素。因此，任何一個具體的對象，都是多祥性的統一。這種情況帶來了認識上的困難，因爲對象的某些特性或者是被掩蓋了起來，或者受到其他因素的干擾，以致對象的某些特性，或者是人們不容易認識清楚，或者是通常情況下根本就不能察覺到。而在科學實驗中，人們則可以利用各種實驗手段，對研究對象進行各種的人工變革和控制，使其擺脫各種偶然因素的干擾，這樣被研究對象的特性就能以純粹的本來面目而暴露出來。人們就能獲得被研究對象在自然狀態下難以被觀察到的特性。
例如，肉湯腐敗這個常見的現象究竟是什麼原因引起的？巴斯德認爲煮沸的肉湯後來又變質，這是由於空氣中的微生物進入肉湯造成的結果。但是，在自然的條件下，肉湯總要接觸空氣，而空氣中又必然會有無數塵埃，塵埃上則攜着微生物。所以在自然條件下，要使空氣中的微生物不進入肉湯裏是不可能的。於是，巴斯德就求助於實驗的純化作用。他設計了一種曲頸瓶，把肉湯注入瓶內並加熱殺菌。由於瓶子是曲頸的，它使外界空氣中的塵埃很不容易進入瓶內。結果肉湯並不腐敗。這就是通過一定的實驗手段，排除了空氣中的微生物對肉湯的作用，觀察到了肉湯在比較純粹的狀態下是不會腐敗的。
強化條件
科學實驗具有強化觀察對象的條件的作用。
在科學實驗中，人們可以利用各種實驗手段，創造出在地球表面的自然狀態下無法出現的或幾乎無法出現的特殊條件，如超高溫、超高壓、超低溫、超真空等等。在這種強化了的特殊條件下，人們遇到了許多前所未知的在自然狀態中不不能或不易遇到的新現象，使人們發現了許多具有重大意義的新事實。
例如，人們能通過一定實驗手段，造成接近絕對零度的超低溫，從而使我們能把幾乎所有的氣體液化。在這種超低溫下，人們也能發現某些材料具有特殊優良的導電性能，即具有無電阻、抗磁等超導態特性。
可重複性
科學實驗具有可重複的性質。
在自然條件下發生的現象，往往是一去不復返的，因此無法對其反覆地觀察。在科學實驗中，人們可以通過一定實驗手段使被觀察對象重複出現，這樣，既有利於人們長期進行觀察研究，又有利於人們進行反覆比較觀察，對以往的實驗結果加以覈對。
例如，英國化學家普利斯特列在1774 年用聚光鏡加熱汞的氧化物而分解出一種氣體，它比空氣的助燃性要強好多倍。普利斯特列把這種氣體稱之爲失燃氣體。當普利斯特列把這個消息告訴法國科學家拉瓦錫後，拉瓦錫馬上動手重複了這個實驗，使他終於發現加熱氧化汞而分解出來的能助燃的氣體不是別的而是氧氣。
正是由於科學實驗具有這些特點，因此科學實驗越來越廣泛地被應用，並且在現代科學中佔有越來越重要的地位。在現代科學中，人們需要解決的研究課題日益複雜，日益多樣，使得科學實驗的形式也不斷豐富和多樣。
無論何種類型的科學實驗，它們都是由三個部分構成的。
實驗者
這是組織、設計和進行科學實驗的人。實驗目的的確定，實驗方案的設計、實驗步驟的制定、實驗過程的操作、實驗結果的處理解釋等，沒有一個環節可以脫離實驗者。實驗者是實驗活動的主體。實驗者從事科學實驗是爲了取得對自然界特定對象的認識。沒有實驗者這個認識主體，科學實驗就不會發生。不過在此需要指出的是，不能把實驗者理解爲孤立的個人。在任何情況下。實驗者都不是作爲孤立的個人在活動，而是作爲社會的人在活動。實驗者繼承着前輩們所已經建樹起來的積極成果，也借鑑着同時代的成功經驗與失敗教訓，同時還依賴着人們之間進行的各方面的協作勞動。因此，實驗者所取得的任何一點有益成果，都將融匯到社會精神財富的總體中去。這樣說，並不是要否認實驗者個人的創造能力，而是說這種創造能力只有不脫離社會這個基礎時才能得到發揮。
實驗對象
這是實驗者所要認識的對象。實驗對象可以是自然界的物體及其現象，例如太陽光，也可以是人們生產出來的物體及其現象，例如機牀、布匹。但是，不管何種種實驗對象，它既是實驗者進行變革和控制的對象，又是實驗者的認識對象。因此，從認識論上看。實驗對象是處於認識客體的地位。
實驗手段
實驗手段是由實驗的儀器、工具、設備等客觀物質條件組成，實驗儀器是其中的主要成分。
實驗手段的作用主要表現在兩個方面：
一方面是實驗者通過實驗手段把自己變革和控制實驗對象的意圖傳遞給實驗對象，使實驗者的意圖得到物化。
另一方面，實驗手段又顯示實驗對象的特性，而把實驗對象在經受變革與控制後呈現的狀態傳遞給實驗者，使實驗者能夠獲得關於實驗對象的有關認識。
所以，實驗手段是實驗者和實驗對象之間的中介環節。沒有適當的實驗手段，實驗對象的某些特性就不能暴露出來，人們就不能獲得對這些特性的認識。
在這個意義上，實驗手段的狀況，決定着科學實驗所能達到的認識水平。實驗手段的每一步改進，都意味着人們對實驗對象的可觀察量的增加，意味着科學實驗水平的提高。從科學史上可以看出，新的實驗手段的採用，往往會帶來科學理論上的重大突破和發展。因此，有意識地改進實驗手段是一項具有戰略意義的措施。但是，一個時代的實驗手段又是那個時代生產力水平的具體表現，爲當時的生產力發展狀況所制約。因此，實驗手段的改進，新實驗手段的裝備，只有伴隨着整個社會生產力水平的提高才能實現。
模型實驗產生以後，人們用模型來代替原型進行實驗。那麼模型在科學實驗的結構中是屬於哪一部分?在科學實驗中，模型具有雙重的性質。就模型是實驗者運用實驗手段而對之進行實際的變革和控制的對象來說，模型是實驗對象。實驗者是對模型進行各種實驗，從而取得關於模型的各種認識。但就模型只是原型的替代物，實驗者的真正目的是要獲取關於原型的認識這一點來說，實驗的真正認識對象是原型，而模型則不過仍然是實驗者所運用的實驗手段。這是一種擴展了的手段。也許正是由於模型的這種雙重性質，使它在科學實驗中佔有特殊重要的地位。
