人們有目的、有計劃地感知和描述客觀事物的一種科學認識方法。它作為一種基本的認識活動，貫穿於整個科學研究過程中。
人的觀察能力是歷史地發展著的，它曾表現出幾方面的飛躍：①從感官觀察擴展到儀器觀察。科學儀器作為人的感官的延長和補充，日益克服感官的生理局限性，不斷開拓認識的視野，並使觀察走向精確化和定量化；②從自然狀態的觀察擴展到實驗中的觀察（見科學實驗）；③從人腦指導下的觀察擴展到電腦參與下的觀察。電腦作為人腦的延長和補充，，能夠極大地提高觀察效率，獲得更多的信息量，更快、更及時地貯存和加工觀察結果；④從地面觀察擴展到太空觀察。從而，使人們開始擺脫隻在地球表面上觀察的局限性。
科學觀察不隻是感性活動，而且是由科學理論知識和科學思維方法武裝起來的認識活動，理性思維滲透於觀察過程的始終。正因為如此，科學觀察才能達到客觀性、全面性和系統性，才可能透過現象發現本質。
在科學觀察中既要善於抓住最主要的東西，同時又要註意捕捉那些意外的偶然現象，跟蹤追查，從偶然中發現必然的東西。因為觀察中的機遇常常是重大科學發現的契機。