Принципиальное значение имеет членение М., основанное на представлении о различных уровнях методологического анализа. В общем виде различают философскую и специально-научную М. Что касается первой, то она не существует в виде какого-то особого раздела философии — методологические функции выполняет вся система философского знания. Как показывает опыт развития науки, наиболее адекватную философскую базу научного познания даёт диалектический и исторический материализм, причём роль М. осуществляют в равной мере диалектика и материализм, а применительно к социальному познанию — диалектический материализм в единстве с историческим материализмом. Эвристическая роль диалектического материализма обеспечивается тем, что он ориентирует исследования на раскрытие объективной диалектики, выражая эту последнюю в законах и категориях. Важнейшее методологическое значение имеет также мировоззренческая интерпретация результатов науки, даваемая с позиций диалектики и материализма. Философский уровень М. реально функционирует не в виде жёсткой системы норм и «рецептов» или технических приёмов — такая его трактовка неизбежно вела бы к догматизации научного познания, — а в качестве системы предпосылок и ориентиров познавательной деятельности. Сюда входят как содержательные предпосылки (мировоззренческие основы научного мышления, философская «картина мира»), так и формальные (т. е. относящиеся к общим формам научного мышления, к его исторически определённому категориальному строю). Одной из кардинальных методологических проблем, возникающих в этой связи, является определение специфики различных сфер познания, в особенности специфики гуманитарного познания в сравнении с естественно-научным (факт непосредственного участия в первом классовых, партийных установок исследователя, его ценностных ориентаций, необходимость учитывать и давать соответствующую интерпретацию сложной структуре целесообразной человеческой деятельности и её результатам и т.д.).
В современных философско-методологических исследованиях раскрыты некоторые важные механизмы функционирования и развития познания: законы преемственности смены научных теорий (принцип соответствия), наличие специфической для каждой эпохи развития науки «парадигмы» мышления (т. е. совокупности неявно задаваемых регулятивных принципов), методологические особенности искусственных языков, применяемых в науке, специфика различных видов научного объяснения, способы построения научных теорий (дедуктивный, гипотетико-дедуктивный, генетический и др.), характерные черты ряда методологических направлений современного познания (системного подхода, структурализма, кибернетических методов, принципов вероятностного мышления и др.).
С 1950-х гг. в М. науки видное место начинают занимать проблемы порождения и смены систем знания. В частности, английский логик и философ К. Поппер пытается объяснить этот процесс на основе выдвинутого им принципа фальсификации, т. е. систематического опровержения существующих теорий; американский специалист по истории науки Т. Кун формулирует концепцию развития науки посредством научных революций, приводящих к радикальной смене парадигм (предложенный им термин) научного мышления; в работах английского математика и философа И. Лакатоса предлагается идея развития науки на основе выдвижения и реализации определённой последовательности исследовательских программ. Важным аспектом этих и ряда др. исследований является широкая критика неопозитивистских представлений о М. науки и её предмете за узость их исходных предпосылок. В этой связи в работах некоторых советских и зарубежных специалистов развивается концепция М., основанная на принципе деятельности и стремящаяся представить М. как систематическую теорию научно-исследовательской деятельности. Разработка этой концепции сопровождается критикой фальсификационизма Поппера (за одностороннее представление процесса развития знания) и концепции Куна (за отрицание им преемственности в развитии познания).