Исходя из своих реалистических принципов и отводя ведущую роль наглядному, непосредственно воспринимаемому, основанному на свидетельствах чувств, Писарев в теории познания склонен был отдавать предпочтение материалистическому сенсуализму. Он утверждал, что
«невозможность очевидного проявления исключает действительность существования»(19, стр. 123). Желание сосредоточить внимание на мире действительности и отбросить замысловатые идеалистические построения, опровергая их логикой фактов и силой жизни, привело Писарева к преклонению перед экспериментом, в котором он видел настойчивое, безбоязненное искание истины, точное и беспристрастное исследование, повергающее в прах обманы идеализма. Умозрительным теориям Писарев предпочитал «живые факты», которые обращают внимание человека на трезвую правду жизни, освобождая его разум от оков рутинного фразерства и способствуя формированию позитивного научного миропонимания. Отдавая предпочтение индуктивному методу, он впадал порой в упрощенный эмпиризм, подчеркивая, что именно опыт, экспериментальные данные являются «великим орудием» в достижении истины. «Кто сам наблюдает, тот и знает», — утверждал Писарев. Это он объясняет не только тем, что «опыт бьет в глаза и насильственно втирается в сознание», а и тем, что ничто так не прочно, как «твердая почва положительных фактов». К тому же один и тот же факт можно толковать по-разному в зависимости от уровня развития науки. Интерпретация меняется, «слова и иллюзии гибнут — факты остаются». Следовательно, факт «сам по себе» важнее его теоретического истолкования. Такое резкое подчеркивание Писаревым значения факта объясняется не только стремлением опровергнуть спекулятивные системы, опирающиеся на авторитет положений, не допускающих проверки опытом, но и отчасти влиянием «вульгарного» материализма и позитивизма. Однако в целом Писарев отнюдь не исходит из позиций сторонников «ползучего» эмпиризма. «Что можно рассмотреть микроскопом и разложить химическим анализом, то рассматривается и разлагается; что недоступно непосредственному исследованию, — говорил он, — то наблюдается через сближение фактов подобно тому, как в алгебраических уравнениях неизвестная величина определяется по известным» (7, стр. 281). В статье «Льюис и Гексли» он прямо говорил о необходимости «вырабатывать индуктивный и дедуктивный метод» для более глубокого изучения явлений природы. Да и очевидность Писарев называл «единственным ручательством действительности» только в том случае, когда речь шла о сугубо философской области, где он хотел резко противопоставить взглядам противника преимущество реального мышления.Полемизируя с Лавровым, он говорил: «Я все основываю на непосредственном чувстве; Лавров строит все на размышлении и на системе; я требую от философии осязательных результатов; Лавров довольствуется бесцельным движением мысли в сфере формальной логики. Я считаю очевидность полнейшим и единственным ручательством действительности; Лавров придает важное значение диалектическим доказательствам, спрашивает о сущности вещей и говорит… что она существует как-то независимо от явления» (13, стр. 368–369).
Причина некоторой недооценки Писаревым теоретического мышления была исторически обусловлена, она являлась реакцией его на натурфилософию с ее поспешным стремлением к «конечным выводам» об основных началах бытия и конечной цели природы и активным оперированием смутным понятием «жизненной силы», применяемым обычно там, где кончалось исследование и где надо было сказать «не знаю». Это приводило к вымыслу в теоретических обоснованиях и породило самые невероятные представления об окружающем.