L'opera è una raccolta di saggi disparati, che affrontano principalmente questioni basilari di metodologia scientifica, con uno stile divulgativo molto chiaro e lucido. La prima parte è dedicata al problema della scelta dei fatti scientifici e della natura delle "leggi": l'empirismo radicale e ingenuo viene respinto in favore di un modesto convenzionalismo. Il secondo libro è dedicato ai fondamenti della matematica, dove Poincaré sostiene un'aspra polemica contro il riduzionismo logico. Nella terza parte fa i conti con la crisi teorica alla svolta del secolo, e giunge a formulare un analogo del principio di relatività.