Методы Естествознания могут быть подразделены на группы:
а) общие методы касаются всего, любого предмета природы, любой науки. Это — различные формы диалектического метода, дающего возможность связывать воедино все стороны процесса познания, все его ступени, например, метод восхождения от абстрактного к конкретному и др. Те системы отраслей, строение которых соответствует действительному историческому процессу их развития фактически следуют этому методу. Такое положение особенно часто возникает в формальных, математизированных отраслях Естествознания, например механике, термодинамике. В Естествознании диалектический метод конкретизируется как сравнительный, с помощью которого раскрывается всеобщая связь явлений. Отсюда — сравнительные анатомия, эмбриология, физиология. В зоо-, фитои физической географии он давно успешно применяется. В Естествознании диалектический метод выступает и как исторический — в астрономии (на него опираются все прогрессивные космогонические гипотезы — звёздные и планетарные), в геологии (как основа исторической геологии, будучи неполно выражен в методе актуализма), в биологии этот метод лежит в основе дарвинизма. Иногда оба метода сочетаются в единый сравнительно-исторический метод, который глубже и содержательнее каждого из них в отдельности. Этот же метод в его применении к процессу познания природы, особенно к физике, связан с принципом соответствия и способствует построению современных физических теорий.
б) Особенные методы также применяются в Естествознании, но касаются не его предмета в целом, а лишь одной из его сторон (явлений, сущности, количественной стороны, структурных связей) или же определенного приёма исследований: анализ, синтез, индукция, дедукция. Особенными методами служат: наблюдение, эксперимент, сравнение и как его частный случай измерение. Исключительно важны математические приёмы и методы как особые способы исследования и выражения количественных и структурных сторон и отношений предметов и процессов природы, а также методы статистики и теории вероятностей. Роль математических методов в Естествознание неуклонно возрастает по мере всё более широкого применения счётно-вычислительных машин. В целом происходит быстрая математизация современного Естествознание С ней связаны методы аналогии, формализации, моделирования, промышленного эксперимента.
в) Частные методы — это специальные методы, действующие либо только в пределах отдельной отрасли Естествознания, либо за пределами той отрасли, где они возникли. Так, методы физики, использованные в др. отраслях Естествознание, привели к созданию астрофизики, кристаллофизики, геофизики, химической физики и физической химии, биофизики. Распространение химических методов привело к созданию кристаллохимии, геохимии, биохимии и биогеохимии. Нередко применяется комплекс взаимосвязанных частных методов к изучению одного предмета, например молекулярная биология одновременно пользуется методами физики, математики, химии, кибернетики в их взаимосвязи.
В ходе прогресса Естествознания методы могут переходить из более низкой категории в более высокую: частные — превращаться в особенные, особенные — в общие.
Важнейшая роль в развитии Естествознания принадлежит гипотезам.