از آنجا که پژوهش علمى با ظهور مسئله يا مجهولى در ذهن محقق شروع مى‌شود، هدف اصلى تحقيق علمى را بايد معلوم کردن آن مجهول و به عبارتى حل مسئله و پاسخ يافتن براى آن دانست؛ اما پژوهش علمى يک هدف اوليه و يک هدف غايى دارد، هدف اوليهٔ محقق روشن کردن مسئله خاصى است که با آن روبرو شده است، ولى هدف غايى او دستيابى به معلوم کلى و به‌‌عبارتى قضاياى علمى کلى است که خصلتى جهانشمول دارد.
بررسى و ارزيابى نظريه‌ها
بررسى و ارزيابى نظريه‌ها، نظريه‌هاى علمى مبناى خوبى براى شروع کار تحقيقاتى هستند. نظريه‌ها از منابع گوناگون سرچشمه مى‌گيرند؛ يعنى گاه مبناى عقلانى دارند و گاه حاصل تحقيقات تجربى هستند. با اين همه، چون مصاديق بيرونى متعدد دارند بايد مورد آزمايش قرار گيرند تا در صورت موفق بودن، پايه‌هاى آنها محکم‌تر شود؛ بنابراين، تعدادى از تحقيقات علمى با هدف آزمايش نظريه‌ها انجام مى‌شود.
ارائه نظريهٔ جديد
به‌منظور ارائه نظريهٔ جديد يک تحقيق علمى ممکن است به مطالعهٔ يک مورد خاص آغاز شود، کشف ماهيت شيء يا پديده‌اى موردنظر باشد، يا مسئله تحقيق از سنخ روابط بين اشياء و پديده‌ها باشد. در هر صورت، مطالعهٔ يک مورد خاص چنانچه در زمان‌ها و مکان‌هاى مختلف مشمول تکرار شود و از تکرار تحقيق نتايج يکسان و مشابه بدست آيد، امکان تدوين و طرح نظريهٔ جديد فراهم مى‌آيد و محقق مى‌تواند به روش استقرائى و براساس نتايج حاصل از تحقيقات خود نظريهٔ جديدى ارائه دهد.
حل مشکل
براى حل مشکل، بعضى از تحقيقات علمى جنبهٔ کاربردى دارند و هدف از اجراى آنها حل مسئله يا مشکلى است که تحقيق به خاطر آن انجام مى‌شود، حال آنکه تحقيقات انجام شده با هدف ارزيابى نظريه يا ارائه نظريه بيشتر حالت مبنايى دارند. (به همين دليل، به آنها تحقيق بنيادي مى‌گويند) و ويژگى‌ها و ماهيت اشياء و پديده‌ها و چگونگى روابط بين آنها را توضيح مى‌دهند. طبعاً، افراد و سازمان‌ها غالباً با مسايل و مشکلاتى روبرو مى‌شوند که کشف علت يا علل بروز آن همراه با يافتن راه‌حل، هدف عمدهٔ تحقيق قرار مى‌گيرد يا تحقيق کاربردى ضرورت پيدا مى‌کند.