人們為實現預定目的，在人工控制條件下研究客體的一種科學方法。它是人類獲得知識、檢驗知識的一種實踐形式。
科學實驗萌芽於人類早期的生產活動中，後來逐漸分化出來。從16世紀開始成為獨立的社會實踐形式，並且成為近代自然科學的重要標誌。
科學實驗包含三個要素：①作為認識主體的實驗者（個人或集體）；②作為認識客體的實驗物件；③作為主客體仲介的實驗物質手段（儀器、設備等）。
在現代科學實驗中，主體與客體之間的關系及其劃分呈現出比較復雜的情況。科學實驗不同於在自然條件下的科學觀察，其特殊作用表現為:①“純化”作用。為瞭突出研究客體的某一屬性或活動過程，可以排除不必要的因素以及外界的影響，以便使觀察在純粹條件下進行；②“重組”作用。為瞭探求因果關系，在實驗中可以選取適當的因素進行不同的組合，以便系統地觀察各因素之間的對應關系；③“強化”作用。在實驗室中可以把客體置於一些超常條件下，如超高溫、超低溫、超高壓、高真空等，以觀察其性能及變化規律；④“模擬”作用。在科學實驗中，可利用不同客體在結構、功能、屬性和關系上的相似性，創造各種人工模型去模擬一些復雜的難以控制的，或者“時過境遷”、不易再現的研究對象，以探索其規律。
科學實驗是檢驗科學假說、理論的重要手段。任一實驗的結果都對與之相關的理論、假說提出某些肯定或否定的證據，而任一理論、假說都在與之相關的實驗中經受著檢驗。特別是為瞭判明一個假說正確與否，可以專門設計一些實驗，進行直接的或間接的驗證，即所謂檢驗性實驗。為研究將科學成果應用於生產或工程的可能性和條件而進行的小型或中型試驗，也是一種科學實驗。這是使科學轉化為直接生產力的一個重要環節。隨著電子計算機和控制理論的發展，科學實驗方法也日益為社會科學所采用，為瞭揭示某些社會現象的規律，同樣可以運用模擬實驗。
科學實驗雖多種多樣，但大體都有這樣的程序：①選擇實驗原理；②設計實驗方案；③進行實驗操作；④處理實驗數據；⑤分析和解釋實驗結果。為瞭保證實驗結果的可靠性，必須遵循以下三項原則：①確定誤差范圍。任何實驗都存在系統誤差和偶然誤差，這是認識的相對性在實驗中的具體表現。在表述實驗結果時，隻有同時給出實驗誤差范圍的估計，才能獲得具有科學價值的結果。②要有可比性。為瞭對實驗結果的解釋具有確定性，必須排除其他各種可能的解釋，這就需要進行對照（或比較）實驗，排除不相幹因素的幹擾。③要有可重復性。客觀規律具有在同樣條件下必然會出現的性質，因此實驗者要進行必要的重復實驗，才能總結出可靠的規律性的結論。