L’observation est un des régimes de la preuve scientifique : c'est une expérience d'accumulation et de recueil d'informations sur un phénomène, un objet d'étude, en absence de variables ou sans contrôler les variables et les paramètres. L'observation est une étape différente, et souvent complémentaire, d'une expérimentation ou expérience dite contrôlée. Elle permet de valider/invalider des hypothèses ou de vérifier des observations ou des expérimentations antérieures. Ce stade de la recherche est indispensable dans tous les domaines scientifiques, dans les sciences naturelles comme dans les sciences humaines et sociales, par exemple en psychologie. L'observation, en tant que régime de preuve, fait partie des sciences palétiologiques ou historiques mais participe également à toutes les expériences scientifiques. Les observations peuvent être : qualitatives : seule l'absence ou la présence d'une propriété est notée ; quantitatives : si une valeur numérique est attachée au phénomène observé par comptage ou mesure. Même si les scientifiques ont toujours examiné la nature, l’observation en tant que telle n’a pas toujours fait partie de la méthode scientifique et le sens attribué à ce mot a varié au cours de l’histoire. Au Moyen Âge, l’observation existe sous la forme de techniques ou de pratiques mais ne fait pas l’objet d’une réflexion méthodologique particulière. Le mot latin observatio est surtout utilisé pour décrire la connaissance pratique que des marins, des cultivateurs, etc. ont de la nature. Dans la science, ce sont plutôt les termes experimentum ou experientia qui sont utilisés. La connaissance est avant tout conçue comme un dialogue avec les autorités. À partir de la Renaissance, le mot observation, très souvent utilisé dans les titres d’ouvrages, devient le nom d’un genre d’écrit scientifique. Francis Bacon, dans son Novum Organum, propose de refonder le savoir scientifique sur l’induction et l’observation. Les progrès en anatomie témoignent de ce nouveau rapport au réel.