近代自然科学有别于中世纪知识传统的第一个特征就是注重实验。在强调这种差别以及倡导实验方法方面，英国著名哲学家弗兰西斯·培根起到了引人注目的作用。培根1561年出生于伦敦一个贵族家庭，父亲是伊丽莎白女王的掌玺大臣。培根曾在剑桥三一学院学习法律，后来进入政界，学到了官场上的趋炎附势。他仕途顺达，1584年进入议院，1601年开始受到女王的重用，1603年受封为男爵，1607年被新国王詹姆斯一世任命为副检察长，1613年就任检察总长，1618年成为大法官，1621年再封为子爵。培根的事业达到了顶峰，但也到头了。就在这一年，他被人控告受贿，断送了政治生涯。以后五年，他埋头著书立说。1626年在伦敦去世。培根一生道德上有颇多污点，但以其出色的文笔写出了许多脍炙人口的散文。这些文字批判经院哲学，宣传新的科学方法论，为促进人类的知识增长做出了积极的贡献。
1605年，培根发表《学术的进展》，为即将到来的科学时代而欢呼。他高度评价印刷术、火药和指南针的发明，认为它们改变了整个世界的面貌。他意识到科学技术将成为一种最重要的历史力量，因此高度赞扬科技发明，认为“在所能给予人类的一切利益中，我认为最伟大的莫过于发现新的技术、新的才能和以改善人类生活为目的的物品”。“知识就是力量”这句名言就是在这样的背景下提出来的。
《学术的进展》出版以后，培根计划写一部巨著《伟大的复兴》。全书分六个部分：第一部分是导论，《学术的进展》可以充当；第二部分研究科学方法，1620年出版的《新工具》即属这一部分；第三部分是一部关于工匠学问和实验事实的百科全书；第四部分运用新方法说明第三部分所罗列的事实；第五部分讨论科学的历史；第六部分综合前面提出的假说和理论，建立新的自然哲学。直到他去世，这部大著作也没有写出来。1625年出版的《新大西岛》补充了他关于科学方法和科学组织的观点。《新工具》是培根阐述他的科学方法论的主要著作。在书中，培根批判了经院哲学所坚持的亚里士多德那一套科学推理程序，提出了自己的实验归纳方法论。书名取为《新工具》，意在与亚里士多德的《工具篇》相左。培根认为，经院哲学的学术传统完全丧失了与经验的接触，其思辨的方法充满了“难懂的术语”“烦琐的推理”“冗长的论述”“故弄玄虚”和“空洞的结论”。经院哲学家就像蜘蛛织网那样，网丝和编织十分精细，但却是空洞的，毫无益处。必须重视观察经验，自然的知识只有通过对事物有效地观察才能发现。
培根提出，正确的认识方法首先是不带偏见，可是人心中总是为种种偏见所纠缠。他列举了四种“偶像”。为整个人类所共有的偏见是“种族偶像”，比如相信“人的感觉是万物的尺度”、在任何事物中都看到一种目的、用拟人的方式解释自然现象等，都属于“种族偶像”。为个人所有的偏见是“洞穴偶像”，它们大多是由个人偏爱某个问题导致的，如培根的同时代人吉尔伯特，只是因为对磁有强烈的兴趣，就试图建立一个以磁为统帅的自然哲学。由于运用语言产生的偏见是“市场偶像”，例如有些语词其实没有指称，但人们却误以为有一个真实存在的对应物。由于接受了特殊的思想体系而产生的偏见是“剧场偶像”，因为事实上，所有的思想体系都不过是一场戏剧，它们以一种不真实的布景方式重新表达世界。
正确的认识方法既不能是单纯的经验主义，像蚂蚁那样虽忙忙碌碌但没有目标，也不能是单纯的理性主义，像蜘蛛那样虽织工精巧但空洞无物。必须将它们结合起来，像蜜蜂那样，从花园和田野里采集花朵，然后用自己的力量消化和处理它们。培根主张，首先要尽量不带偏见地搜集事实，越多越好。他相信，如果他手里有比普林尼的《自然志》篇幅大6倍的《自然志》，他就能够给出一种新的、正确的自然哲学，可以解释自然界所有的现象。为此，他特意开列了一张他认为值得研究的课题表，其中包括130多个问题，请求英王詹姆斯一世颁布命令去搜集相关的知识，但国王不感兴趣，他只得作罢。
在占有了足够的经验事实后，首先必须分类和鉴别，然后是归纳。培根给出科学研究的金字塔模型是：塔底是自然志和实验志的观察经验，往上是事实之间的关系；起初是偶然的关系，再后是稳定的关系，最后是内容丰富的相关性。科学研究的方向是在金字塔里自下而上的方向。
培根的方法论基本上还是亚里士多德的那一套，他所批评亚氏的只是事实不够、归纳匆忙等，而在定性观察、按形式分类等方面与亚里士多德毫无二致。培根反对假设演绎法，不重视数学在科学实验中的地位和作用，这使他对伽利略的科学工作毫无反应。培根本人搜集了一些事实，但许多不太可靠；做了很少的实验，但没有得出什么有意义的结论。最后一次关于雪能防腐的实验使他受寒，导致气管炎而身亡。培根发明的有条理的归纳法在17世纪的数理科学中发挥不了什么作用，但在以后主要靠搜集资料得出结论的生物科学和地质科学中很有用武之地。
培根在科学方法上的另一个重大贡献是，最先倡导有组织的集体协作研究。在《新大西岛》一书中，他虚构了一个科学技术高度发达的国度。这个国家由“所罗门宫”里的科学家进行管理，而所罗门宫是一个有组织的科学研究机构。很显然，它是对未来科研机构的一个构想。事实上，《新大西岛》出版后不到半个世纪，英国的实验科学家们便仿照所罗门宫成立了一个“无形学院”。他们定期聚会讨论问题、交流最新研究成果。1663年，无形学院被正式承认，成为著名的皇家学会。
培根本人并未投入当时的科学实践，精心设计的方法论也因不合时宜而未派上用场，但他的思想具有更为深远的意义。他是科学实验的鼓动家，是未来科学时代的预言家。著名科学史家戴克斯特霍伊斯说他在近代科学史上的作用，同希腊瘸腿诗人提尔泰奥斯相仿。提尔泰奥斯自己不能打仗，但他的诗篇鼓舞了士兵英勇作战。这个说法是很精辟的。
