波普尔把科学哲学叫做“科学发现的逻辑”，他认为科学哲学不是研究科学知识的结构，而是研究科学知识的发展，以建立方法论的规则为自己的任务。他主张：“认识论的中心问题历来是而且现在仍然是知识的增长问题。而研究知识增长的最好途径是研究科学知识的增长。”他认为研究知识的增长问题，首先要研究人们获得知识的过程，不能脱离科学发现史而单纯地对现成的科学理论进行逻辑分析。因此波普尔的认识论、科学发现的逻辑和科学方法论是同一个东西。它的任务是要建立那些指导科学家进行研究或发现的方法论规则或规范。由此，他提出了证伪主义的划界、发现的逻辑和知识增长的模式。

关于科学与非科学的证伪划界：逻辑实证主义认为，科学与非科学的区分在于它的可证实性与否。而波普尔却认为，证实与归纳的方法不能将科学与非科学区分开，因为非科学的许多理论和学说也总是提出许多例证来证明自己理论的正确。那么众多的理论中，如何来区分什么是科学，什么是非科学的呢？波普尔指出，科学的理论具有经验性，这种经验性可以通过一种经验理论是否能为经验事实所反驳反映出来。有一些理论在受到经验事实的反驳时，总是通过某种特设性假设来避免受到反驳。那么这种理论就是非科学的，而科学的理论在受到事实的反驳时，总是修正自己的理论以至抛弃原有的理论去建立新的理论。因此，科学的理论的一个重要特征就是具有明显的可反驳性。因此，一个理论是否具有可证伪性可以作为其是否具有科学性的一种判别标准。

关于科学发现的逻辑：波普尔强调科学必须具有“可证伪性”，由此，他提出了科学发现的研究方法。他认为科学是这样一个运动过程，科学的研究中总是会出现一些理论解决不了的问题，即理论与某些事实相冲突。这时科学家就会根据这个问题提出一个满足所有事实的大胆的猜测，也就是做出一个理论的解释。如果这个理论在后来重新遇到反驳，科学家就会放弃原有的理论而重新提出进一步的假说或猜测。科学研究的逻辑是一种“试错法”的研究：科学家努力从各方面对所提出的试探性理论进行批判，找出其错误和弱点。因此波普尔建立了一种新的科学方法——否证法。他将此种方法运用于解决认识论、方法论和科学哲学的许多问题，运用于解决社会政治和历史问题。可否证性，主要是指否证在逻辑上的可能性。他的《科学的发现》、《猜想与反驳》的核心部分就是证伪主义的方法论。

关于科学发展的动态模式：波普尔认为科学与非科学的分界标准是一切命题只有能被经验事实证伪的才是科学命题；否则就是非科学的。衡量一种理论的科学地位的标准是它的可证伪性或可反驳性或可检验性。一个真正的科学理论在于可证伪性，那么一个理论被确认是暂时的，而被证伪是必然的，科学理论就是通过不断被证伪的批判、否定而发展的。这样，波普尔用科学发展的动态模式（或过程模式）取代了逻辑实证主义关于科学结构的静态模式，科学发现的逻辑是“猜想（提出假说）→反驳（批判与检验）→被证伪→再猜想”的逻辑过程的循环，他把自己的科学进步观和方法称为“试错法”，又称“批判理性主义”。他的理论的核心观点就是：科学本身是人类对自然界和人类社会的认识过程，是不断地向前发展的，永远没有止境。因此，任何一个科学理论永远无法被证明为真，正因为如此，科学知识的发展永远没有终极的顶点。