Au début du XVIIe siècle, Francis Bacon conteste la confiance excessive accordée aux autorités anciennes et appelle à organiser l’enquête sur la nature autour de l’observation. Dans le Novum Organum, publié en 1620, il critique les raisonnements fondés sur l’autorité des Anciens et les déductions insuffisamment confrontées aux faits. Il propose de partir d’observations organisées, d’accumuler des expériences et de comparer les résultats afin d’élaborer des explications générales. Sa démarche ne correspond pas exactement au protocole expérimental contemporain, mais elle contribue à faire de l’enquête méthodique un idéal intellectuel central.
Bacon examine également les erreurs récurrentes du jugement humain, qu’il désigne sous le nom d’« idoles ». Certaines tiennent aux tendances générales de l’esprit humain, d’autres aux habitudes personnelles, aux usages trompeurs du langage ou à l’influence des systèmes de pensée dominants. La recherche doit donc être attentive aux biais qui déforment l’interprétation des phénomènes. Pour limiter ces obstacles, il ne suffit pas d’être convaincu de la valeur d’une hypothèse : il faut confronter celle-ci à des observations variées et accepter que les résultats la contredisent. Cette exigence contribue à distinguer la démarche scientifique des simples affirmations d’autorité.
L’importance de Bacon tient moins à l’invention personnelle de la méthode expérimentale qu’à son ambition d’en organiser les principes. Il met en garde contre les raisonnements reposant exclusivement sur des autorités reçues et insiste sur l’observation systématique des phénomènes. Ses propositions ne décrivent pas exactement toutes les pratiques scientifiques ultérieures ; les mathématiques, les modèles et les expériences contrôlées prendront des places variables selon les disciplines. Bacon participe cependant à un changement intellectuel majeur : la valeur d’une proposition dépend de plus en plus de la possibilité de la confronter méthodiquement au monde observé.