На теоретичному — створюються системи знань, теорій, у яких розкриваються загальні та необхідні зв'язки, формулюються закони в їх системній єдності та цілісності.
Теоретичний рівень наукового пізнання здійснюється на ширшому, багатоманітнішому та складнішому емпіричному фундаменті, ніж звичайне емпіричне дослідження, засновується на перегляді, переосмисленні та розвитку попередніх теорій, що є однією з найважливіших його особливостей.
На теоретичному рівні суб'єкт користується абстракціями більш високого рівня, ніж на емпіричному. Він здійснює сходження від емпіричних об'єктів до ідеалізованих (ідеальних об'єктів), широко застосовує поняття, які не мають емпіричних корелятів. Правда, в тій мірі, в якій кожне поняття асоціюється з певною сукупністю сприйнять, уявлень та наочних образів, він має також і чуттєво-сенситивні компоненти. Крім того, елімінація чуттєвого компонента із теоретичного рівня передбачає, що вся наявна в чуттєвому досвіді інформація осмислена та засвоєна новими понятійними засобами більш високого рівня абстракції. Елементарні частки, наприклад, не можуть бути предметом безпосереднього чуттєвого споглядання, але показання приладів, що їх реєструють, фіксуються й нашими органами чуття. Інша справа, що ці показання не достатньо лише сприймати, їх треба розуміти. Мова йде про більш високий рівень теоретичного переосмислення чуттєвих даних у концептуальній картині дійсності.
Теоретичний та емпіричний рівні наукового пізнання характеризуються лише відносною самостійністю, межа між ними досить умовна. Емпіричне переходить у теоретичне, а те, що колись було теоретичним, на іншому, більш високому етапі розвитку стає емпірично доступним. Кожній науці на усіх її рівнях притаманна діалектична єдність теоретичного та емпіричного, з одного боку, і емпіричного та теоретичного — з іншого. Провідна роль у цій єдності залежно від предмета, умов та вже наявних наукових результатів належить то емпіричному, то теоретичному; єдність між ними базується на єдності наукової теорії та науково-дослідної практики.
Емпіричний та теоретичний рівні наукового пізнання відрізняються,
1. по-перше, гносеологічною спрямованістю досліджень. На емпіричному рівні пізнання орієнтується на вивчення явищ та поверхових, "видимих", чуттєво-фіксованих зв'язків між ними, без заглиблення в суттєві зв'язки та відношення. На теоретичному ж рівні головним гносеологічним завданням є розкриття сутнісних причин та зв'язків між явищами.
2. По-друге— пізнавальними функціями. Головною пізнавальною функцією емпіричного рівня є описова характеристика явищ, теоретичного — пояснення їх.
3. По-третє — характером і типом одержуваних наукових результатів. Результатами емпіричного рівня є наукові факти, певна сумативність знання, сукупність емпіричних узагальнень, закономірні взаємозв'язки між окремими явищами. На теоретичному рівні знання фіксуються у формі сутнісних законів, теорій, теоретичних систем та системних законів.
4. По-четверте — співвідношенням чуттєво-сенситивного та раціонального компонентів у пізнанні. На емпіричному рівні домінує чуттєво-сенситивний компонент, на теоретичному — раціональний. Слід розрізняти поняття "чуттєве" та "раціональне" від понять "емпіричне" та "теоретичне". Поняття "чуттєве" та "раціональне" характеризують пізнавальні здібності людини, а "емпіричне" та "теоретичне" — відносно самостійні етапи та рівні наукового пізнання. Чуттєві та раціональні компоненти пізнання як вираження пізнавальних здібностей та здатностей суб'єкта завжди функціонують у єдності, хоч співвідношення їх на емпіричному та теоретичному рівнях різне.
5. По-п'яте — методами одержання знань.
Існує найбільш поширена класифікація наукових методів:
1. Загальні(загальнофілософські, загальнонаукові) – становлять світоглядну основу всіх наук.
2. Приватно-наукові (конкретні, загальноісторичні) – застосовуються до певних наук.
3. Спеціальні(спеціальноісторичні) – є додатковими, допоміжними.