В середине 1930-х годов Гемпель, по-видимому, был почти во всех отношениях ортодоксальным физикалистским логическим позитивистом. В этот период он утверждал, что высказывание о физическом объекте является не чем иным, как сокращенной формулировкой предложений о проверке, что даже психологические высказывания можно переводить в высказывания о физических объектах, которые в свою очередь можно перевести в предложения наблюдения, и что среди осмысленных высказываний непереводимыми являются только высказывания логики и математики, не имеющие эмпирического содержания и являющиеся чисто аналитическими. Однако вскоре после этого Гемпель начал во многом сомневаться, особенно в верификационном критерии значения и в переводимости осмысленных высказываний в предложения о наблюдении. Сначала он принял Карнапово уточнение тезиса о переводимости посредством редукционных цепей, связывающих высказывания о физических объектах с высказываниями о наблюдении, не определяя первые в терминах последних, но затем он пришел к убеждению, что четкое различие между познавательным значением и бессмыслицей должно быть заменено постепенной дифференциацией, допускающей различные степени осмысленности, и что в качестве исходных смысловых единиц должны рассматриваться не отдельные утверждения, а системы утверждений. Иными словами, уточнение должно быть расширено с помощью понятия связываемости с когерентными научными системами, и Гемпель, как и Нейрат, еще в 30-е годы оказали существенное влияние на те представления о когерентности, которые используются сегодня (см. §§ 9.7; 9.9).
В своих работах 40-х годов «Исследования по логике подтверждения» и «Определение „степени подтверждения“» (совместно с Паулем Оппенгеймом) он предпринял попытку дать в терминах искусственного языка (пусть детально разработанного, но все равно языка простой структуры по сравнению с естестенным) точную формулировку такого подтверждения, не достигающего полной верификации, посредством которого осмысленные эмпирические высказывания могут связываться с наблюдением: он предлагает определение понятия "наблюдаемая связь О подтверждает гипотезу
Ни одно научное высказывание, по мнению Гемпеля, нельзя проверить само по себе; оно является составной частью целого и должно проверяться под углом зрения его места в этом целом, которое само должно проверяться как целое. Научные системы представляют собой системы интерпретированных аксиом, связанные в различных пунктах с наблюдением и в различной степени согласующиеся с наблюдаемыми фактами. Подтверждение и осмысленность систем и теорий не являются абсолютными; их степень зависит от:
(а) ясности и четкости формулирования теорий;
(б) систематичности, то есть объяснительной и предсказывающей силы систем;
(в) формальной простоты теоретической системы,
(г) от того, в какой мере эти теории подтверждаются наблюдаемым опытом.