是指研究者按照一定的计划，为实现一定的研究目标，对研究对象进行系统、全面的观察，从中收集各种现象资料，并进行分析研究的方法。它是一个既包括信息的输入，又包括对原始信息进行初步处理、识别的一个主动认知过程。这种方法首先在物理学、化学、天文学等自然科学领域广泛应用，但随着科学交叉的日益频繁，目前在心理学、经济学、社会学等领域也成为一种基本的学术研究方法。
按观察过程中观察主体和观察客体之间是否存在仪器中介，可以把观察法分为直接观察和间接观察两种类型。1.直接观察
是指人们主要通过感觉器官来对研究对象进行直接的观察而获得相关信息的过程。古人用肉眼观察天体的位置和分布，中医诊断时所用的“四诊方法”都属于直接观察。它的优点是直接、生动、简单、经济，并且可以随时随地进行，避免其他中间环节引起的差错。它的不足也很明显：首先，观察的范围受到限制。这是由于人的感觉器官都有一定的阈值，超过阈值的范围，观察对象的某些属性就不能被直接感知。如人的眼睛只能感受390—750毫微米波长范围内的电磁波，超出这个范围就不能直接感知。其次，观察的精确性受到局限。如对距离的远近、物体的大小、速度的快慢、光线的明暗等现象的观察，单凭感官只能给出一个大致的定性的描述。再次，人的感觉器官常常会产生错觉。如对比错觉、光渗错觉、位移错觉、高低错觉、干扰错觉等，都会让人对研究对象产生一定的偏离。
2.间接观察
是指人们借助仪器设备来对研究对象进行观察，间接地获得关于研究对象的相关信息，它使观察的范围在深度和广度上都发生了质的变化。首先，它放大了人对研究对象的感知范围，把人们无法直接感知的信息通过仪器设备转化为可以理解的信息。如通过显微镜、望远镜，研究者可以观察到小到单个分子、原子的形象，远到1闭亿光年以外的天体。其次，仪器设备可以帮助人们获得研究对象的定量信息，使观察更加客观、精确。如中医临床上脉象仪、舌象仪的应用，就克服了医生在观察中感官和主观因素的干扰。但是，这种方法也具有一定的局限：其一，仪器设备的制作受到当时科学技术和工艺水平的限制，其功能只是比人的感官的某些方面有所改进，但不可能完美无缺。其二，仪器设备的制作和使用需要大量的投入，其成本很高。其三，仪器设备的使用需要一定的知识和技术水平支撑，不是所有的人都可以使用的。其四，仪器设备由于种种原因，在使用过程中会有误差存在，这样会降低观察结果的精确性。
使用规则
(1)应制定观察计划，尽量形成文字计划。
应制定观察计划，尽量形成文字计划，科学研究中运用观察法不同于人们日常的观察活动，它是科学研究活动中的一个重要环节。研究者总是要按照一定的计划带有特定目的来展开观察活动的。为了科学地进行观察，一定要制定观察计划，以文字的方式记录下来，这样可以使整个观察活动有序进行，有利于研究人员明确观察的目标、掌握观察的进度。文字材料的形成，既可以如实地记录研究活动的内容，也为以后类似活动的展开提供一个参考。
(2)应持客观公正的立场
应持客观公正的立场，不能凭个人好恶左右。科学观察的目的是要获得科学事实，客观地描述研究对象的信息，所以一定要坚持客观性原则。在观察过程中，不要戴上“有色眼镜”，以研究者的经验来对待研究对象。这样会导致只能看到自己想看到的东西，而对不需要的现象无动于衷。著名人类学家赫胥黎说：“我要做的是使我的愿望符合事实，而不是试图让事实与我的愿望调和，你们要像一个小学生那样坐在事实面前，准备放弃一切先人之见，恭恭敬敬地朝着大自然指的路走，否则会一事无成。”另外，要注意克服由于人的感觉器官或仪器设备的局限而产生的一些假象、错觉和干扰，尽量客观地观察研究对象。
(3)应看到事物的各个方面
应看到事物的各个方面，不能片面和简单化。由于研究对象本质的外部表现是多种多样的，研究者必须从多个角度来把握对象的各种属性及其相互联系，进而获得关于研究对象的完整信息。“瞎子摸象”的寓言是众所周知的，何况学术研究的对象比大象更加复杂，因此一定要全面、深入。迈克尔逊和莫雷为了观察到干涉条纹，一方面把实验装置设计得非常精确，另一方面作系统全面的观察。他们每天中午和下午六点各做一次实验，每次取16个不同方位来观察；另外还选不同的地点进行观察，在同一地点每隔三个月再观察一次。正是由于全面的观察，才使人们接受了本来很难接受的结论。科技史上关于岩石成因的“水成说”和“火成说”，关于光的“微粒说”和“波动说”，都是由于观察的不全面和不系统而造成的片面观点。
(4)应认真细致，不能浅尝辄止。
应认真细致，不能浅尝辄止。观察只能是直接发现对象的现象，而不能涉及所有的研究对象；只能观察到具体事物的性质和特点，而无法观察到事物普遍的共性，因此观察过程要认真细致。不论观察时间的长短、研究对象的大小，都要认真细致地做好每一个环节，不能浅尝辄止。达尔文五年如一日的认真观察，使他拥有了大量的素材，完成了《物种起源》；哥白尼持续几十年的天文观测，写出了《天体运行论》；孟德尔通过9年的豌豆杂交研究，提出了遗传定律。这些科学家正是由于其认真细致的观察，才在各自的领域内获得了重大发现。
(5)应随时记录，尽量详细。
应随时记录，尽量详细。观察过程中会发现大量的现象，这时要做到随时记录，而且尽量详细。只有详细地记录，才能全面地显示研究对象的全面属性，才能让研究人员充分占有各种资料，从而保持信息的客观和精确。我国著名气象学家竺可祯在20世纪70年代初发表了《中国的近五千年气候变迁的初步研究》，其中既有古籍中的史料，更有他长期观察气候、物候变化的相关数据。正是由于大量、详尽的数据，才使他的研究成果有很强的说服力，赢得了科学界的广泛认同。
