具有某種邏輯結構的並經過一定實驗檢驗的概念系統。標誌著人的認識在實踐過程中從現象到本質的深化，由經驗水準提高到瞭離經驗較遠、抽象程度較高的水準，對事物獲得瞭比較全面的瞭解。科學理論往往是通過科學假說、經過反復的實踐檢驗確立起來的。然而實踐檢驗本身是歷史的、相對的，因此已經形成的理論的真理性也是歷史的、相對的。科學理論和科學假說的區別在於，前者在實踐檢驗中顯示出自身的確定性，而後者則帶有或然性。有些科學理論是由經驗定律上升而來的，它們之間雖然也無絕對嚴格的界界線，但科學理論往往表現為若幹經驗定律的綜合。成熟的科學理論通常具有由概念、原理、定律等按照邏輯關系組成的演繹結構，其核心是科學定律。這種結構通過建立理論概念和可觀察量之間的對應關系而與經驗事實相聯系。隨著科學的發展，科學傢在表述科學理論時總是力求達到符號化和形式化，使之成為嚴密的公理化體系（見公理化和形式化）。科學理論的功能在於解釋各種有關的現象，預言事物的未來。因此，科學理論能夠對人類的實踐活動顯示出指導作用，在人類認識世界和改造世界的過程中展現其巨大的威力。
科學理論是人類一定歷史時期的認識成果，因而它隨著人類實踐的發展而發展，或者根據新的事實加以修正和充實，使自身更加豐富和深化；或者在新的事實面前暴露出根本性的缺點，而被新的理論所替代。科學理論的發展具有革命性和繼承性。革命性在於改變舊理論的基本概念和原理，突破和超越舊理論，並且能夠解釋舊理論所不能解釋的現象；繼承性或者表現為理論概念的延伸，或者表現為把舊理論作為一種特例包含在新理論之中。