Obserwacja polega między innymi na przyglądaniu się, jak zbudowane są organizmy, jak przebiega ich życie lub jak zachodzą różne zjawiska. Można obserwować wzrost kiełkującej fasoli, przemianę gąsienicy w motyla, zamarzanie wody czy zmianę wody w parę wodną. Doświadczenie to celowe działanie, które polega na tym, że badacz wprowadza jakąś zmianę do otoczenia organizmu albo zmianę powodującą inny przebieg zjawiska w celu znalezienie odpowiedzi na postawione pytanie badawcze.
Obserwacja i doświadczenie to dwa z najważniejszych narzędzi, jakimi dysponuje u swoich podstaw nauka, a szczególnie jej ścisłe dziedziny. Ludzie od lat uczą się o otaczającym ich świecie właśnie przez obserwację. Pozwala ona odpowiedzieć na pytania, które rodzą się w nas pod wpływem naturalnej ciekawości: skąd biorą się motyle? jak rośnie fasola?
Dokonywanie i zapisywanie obserwacji dostarczają nam informacji, ale także pozwala zadawać kolejne pytania: na przykład „Co stanie się, gdy do wody w wazonie z białymi frezjami doleję barwnika? Czy kolor ich kwiatów się zmieni?”. Na tej podstawie zaczynasz stawiać hipotezy badawcze, a następnie testować je w praktyce – podczas doświadczeń, dla których obserwacja również jest nieodłącznym elementem. Ważne, żeby doświadczenia przeprowadzać w kontrolowanych warunkach, z zachowaniem odpowiednich warunków bezpieczeństwa. To nie tylko chroni badacza, ale pozwala się upewnić, że żaden nieprzewidziany czynnik nie wpłynie na wyniki eksperymentu. Dzięki temu odpowiedź na nasze pytanie badawcze jest dużo bardziej pewna.