Κατά τη διάρκεια του πρώτου μισού του εικοστού αιώνα, στη φιλοσοφία της επιστήμης μεσουρανούσαν οι λογικοί εμπειριστές, οι οποίοι είχαν ως βάση για την ανάλυση της επιστήμης τον κλασικό εμπειρισμό και τα εργαλεία της σύγχρονης συμβολικής λογικής. Οι φιλόσοφοι που ενασχολούνταν μέσα στο πλαίσιο αυτό, μελετούσαν τα λογικά προβλήματα και κυρίως τη λογική δομή των θεωριών, αλλά και τις λογικές σχέσεις ανάμεσα στις προτάσεις που περιγράφουν παρατηρήσεις, τους νόμους και τις θεωρίες που οι παρατηρήσεις αυτές αποδέχονται ή απορρίπτουν. Οι λογικοί εμπειριστές δεν ασχολήθηκαν με τη φύση της επιστημονικής προόδου, διότι αποδέχονταν την άποψη, ότι η σύγχρονη επιστήμη γεννήθηκε τον δέκατο έκτο και δέκατο έβδομο αιώνα με την ανακάλυψη της εμπειρικής μεθόδου.

Από τη δεκαετία του 1950, οι μέθοδοι και τα συμπεράσματα του λογικού εμπειρισμού δέχθηκαν την επίκριση ορισμένων συγγραφέων. Τα σημαντικότερα έργα της νέας αυτής προσέγγισης ήταν τα: Patterns of Discovery του Norwood Russel Hanson και  Personal Knowledge του Michael Polanyi (1958), Foresight and Understanding του Stephen Toulmin (1961) και The Structure of Scientific Revolutions του Thomas S. Kuhn, καθώς και το Explanation, Reduction and Empiricism του Paul K. Feyerabend (1962).

Σε αντίθεση με τον λογικό εμπειρισμό, το βασικό γνώρισμα της νέας αυτής προσέγγισης είναι η απόρριψη της τυπικής λογικής, ως κύριου εργαλείου για την ανάλυση της επιστήμης, και η αντικατάστασή της από τη λεπτομερή μελέτη της ιστορίας της επιστήμης. Τα πιο σημαντικά γεγονότα στην ιστορία της επιστήμης είναι οι επαναστάσεις, οι οποίες αλλάζουν αυτό το πλαίσιο. Είναι οι θεωρίες (αντί των παρατηρήσεων) που παίζουν τον κύριο ρόλο στον καθορισμό του τι παρατηρούμε, ενώ η σημασία των δεδομένων που παρατηρούμε μεταβάλλεται όταν λαμβάνει χώρα μια επιστημονική επανάσταση. Το σημαντικότερο καθεστώς της νέας φιλοσοφίας της επιστήμης είναι ότι βλέπει τη συνεχιζόμενη έρευνα, και όχι τα αποτελέσματα τα οποία έχουν συμβεί, ως τον πυρήνα της επιστήμης, και επομένως η ανάλυση της λογικής δομής των ολοκληρωμένων θεωριών ενδιαφέρει λιγότερο απ’ ότι οι προσπάθειες να κατανοηθεί η ορθολογική βάση της επιστημονικής ανακάλυψης και της αλλαγής θεωρίας.

Η επιστημονική γνώση έχει θεμέλια που απαρτίζουν τα αποτυπώματα της εμπειρίας στα αισθητήρια όργανα των επιστημόνων. Η επιστημονική γνώση έχει μέθοδο, την επαγωγική διαδικασία, η οποία οδηγεί στη διατύπωση καθολικών προτάσεων ως επιστημονικών υποθέσεων, τις οποίες υποθέσεις το πείραμα οφείλει να επιβεβαιώνει ή να καταρρίπτει. Ως εκ τούτου, η επιστημονική γνώση έχει μονοσήμαντη γλώσσα, εκείνη δηλαδή τη γλώσσα της Λογικής των Rassel και Whitehead (Principia Mathematica), η οποία δεν δεσμεύεται από τις ατέλειες των φυσικών γλωσσών, αλλά διαθέτει επιπρόσθετα τη δυνατότητα να καθορίσει αυτές τις γλώσσες από τις ατέλειες. Έτσι επιτυγχάνεται ο αυστηρός διαχωρισμός, αυτού που μπορεί να ελεγχθεί εμπειρικά, από το ανεξέλεγκτο, αλλά και αυτού που έχει νόημα από το α-νόητο. Επιπρόσθετα η γλώσσα αυτή παρέχει όλα τα εχέγγυα για την ακριβή λογική ανάλυση της επιστημονικής διαδικασίας στο σύνολό της, και ως εκ τούτου δύναται να διακρίνει την επιστημονική γνώση από όλες τις ψευτοεπιστημονικές ή α-νόητες θεωρητικές κατασκευές (φιλοσοφικές ή άλλες).

Όπως αναδεικνύεται για πρώτη φορά στην ιστορία της φιλοσοφίας, εντοπίζεται η ουσία της επιστήμης και διαφαίνεται ότι η επιστημονική γνώση αποτελεί τη μόνη θετική γνώση. Ο Λογικός Εμπειρισμός και ο Λογικός Θετικισμός κατορθώνουν να πραγματοποιήσουν το «ακατόρθωτο» εγχείρημα που απασχολούσε τη φιλοσοφία από την εποχή του Πλάτωνα. Μπόρεσαν επιτέλους να συγκροτήσουν μία επιστημονική φιλοσοφία, τη γνήσια επιστημονική φιλοσοφία, η οποία στηρίζεται στα ίδια ακριβώς δεδομένα που στηρίζεται και η επιστήμη, και ακολουθεί τις ίδιες μεθόδους με αυτήν.

Με την πάροδο των ετών, καθώς και την παρουσία νεώτερων επιστημονικών θεωριών (π.χ. του T.S. Kuhn) παρουσιάσθηκαν διάφορα αδιέξοδα. Από την άλλη, η συστηματική μελέτη της ιστορίας των επιστημών έθεσε ορισμένα νέα φιλοσοφικά ερωτήματα, τα οποία ο Λογικός Εμπειρισμός και ο Λογικός Θετικισμός αδυνατούν να απαντήσουν, δηλαδή το ζήτημα της εξέλιξης και της αλλαγής των επιστημονικών θεωριών τοποθετείται στο επίκεντρο του φιλοσοφικού ενδιαφέροντος (ποιοι είναι οι τρόποι και οι μορφές της εξέλιξης, τι αλλάζει στην πορεία μιας επιστημονικής αλλαγής, ποια είναι η σχέση της νέας επιστημονικής αλλαγής συγκριτικά με την παλιά, τι επιπτώσεις έχει η αλλαγή των επιστημονικών θεωριών στην ορθολογικότητα και στην έννοια της επιστημονικής προόδου, κ.ά.). Η Λογική των Russel και Whitehead αδυνατεί να τα αντιμετωπίσει. Γίνεται κατανοητό ότι για τη μελέτη του επιστημονικού φαινομένου δεν αρκούν κάποιες αφηρημένες λογικές κατασκευές, αλλά η ίδια η πραγματική ιστορία της αντίστοιχης επιστήμης.

Η προσπάθεια ανάπτυξης μιας φιλοσοφικής θεωρίας της επιστήμης απαιτεί τη μεταβολή της ερμηνείας της επιστήμης, όταν μεταβάλλονται οι γνωσιοθεωρητικές προϋποθέσεις ως αποτέλεσμα ανεπίλυτων προβλημάτων. Η συνεχής αυτή διαδικασία ανάμεσα σε μια θεωρία και το αντικείμενό της χαρακτηρίσθηκε ως διαλεκτική. Αυτή συνίσταται σε μια συναλλαγή μεταξύ θεωρίας και παρατήρησης, όπου η θεωρία καθορίζει ποιες παρατηρήσεις αξίζει να γίνουν και πώς πρέπει να κατανοηθούν, ενώ η παρατήρηση προκαλεί τις αποδεχτές θεωρητικές δομές. Η συνεχής προσπάθεια να παραχθεί ένα συνεκτικά οργανωμένο σώμα θεωρίας και παρατήρησης αποτελεί τη γενεσιουργό αιτία της έρευνας, ενώ η αποτυχία των ερευνητικών προγραμμάτων οδηγεί σε επιστημονικές επαναστάσεις.

Εντούτοις, η έννοια της επιστημονικής επανάστασης είναι φιλοσοφική και όχι επιστημονική έννοια. Είναι μια έννοια η οποία χρησιμοποιείται για τη συγκρότηση μιας θεωρίας για την επιστήμη. Ο φιλόσοφος της επιστήμης χρησιμοποιεί τα δεδομένα που του παρέχει η ιστορία της επιστήμης και προσπαθεί να συγκροτήσει μια φιλοσοφική θεωρία της επιστήμης.

Η νέα φιλοσοφία της επιστήμης αποτελεί μια απόπειρα δημιουργίας μιας φιλοσοφικής επανάστασης. Η έννοια της επιστημονικής επανάστασης μετασχηματίζεται μέσα σ’ αυτήν τη διαδικασία. Αυτό γίνεται έκδηλο και από τη χρήση του όρου, με τη χρησιμοποίηση του πληθυντικού, «επαναστάσεις», σε αντίθεση με εκείνη του ενικού, η οποία αναφέρεται σ’ ένα και μοναδικό γεγονός. Η δημιουργία της νέας αυτής προσέγγισης μετέβαλε το νόημα και την αναφορά του όρου «επιστημονική επανάσταση». Εκείνο, ωστόσο, που παραμένει από την παλαιότερη ιδέα είναι το γεγονός ότι μια επιστημονική επανάσταση εξακολουθεί να θεωρείται ως θεμελιώδης αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο σκεπτόμαστε την πραγματικότητα.

Οι επιστημονικές επαναστάσεις, εν τούτοις, δεν συνιστούν πλήρεις τομές, οι οποίες εγκαινιάζουν μια νέα προσέγγιση που δεν έχει τίποτε το κοινό με την προηγούμενη επιστήμη. Με την εισαγωγή νέων προϋποθέσεων, μια επιστήμη μετασχηματίζει την εννοιολογική δομή μιας θεωρίας. Αυτό μπορεί να έχει ως συνέπεια την εξάλειψη μερικών εννοιών και την απόρριψη μερικών μορφών παρατήρησης και, επιπλέον, την εισαγωγή νέων εννοιών και νέων ειδών παρατήρησης. Οι παλαιές έννοιες, στο μεγαλύτερο ποσοστό, διατηρούνται σε τροποποιημένη μορφή και οι παλαιές παρατηρήσεις διατηρούνται σε νέα νοήματα. Συμπερασματικά, μια επιστημονική επανάσταση απαιτεί αναδόμηση της εμπειρίας, ανάλογη με μια αλλαγή gestalt, η οποία είναι συμβατή με τη συνέχεια της επιστήμης και με την ορθολογικότητα μιας επιστημονικής διαμάχης.