科學精神是伴隨科學的誕生、在繼承人類思想遺產的基礎上逐漸發展起來的科學理念和科學傳統的積淀，是科學文化深層結構（行為觀念層次）中蘊涵的價值和規范的綜合。它主要生發于科學信念、科學方法、科學思想和科學知識，并在科學活動和科學建制中得到實踐和發揚光大。

科學精神是科學本性的展現和延伸，它反映著科學的哲學和文化意蘊，是科學的根本和靈魂。通過科學傳播、科學學習、科學訓練、科學研究等，科學精神能夠內化為人的科學心態即科學的心智框架、科學的心智習慣、科學的思維方式和科學良心，外化為人的科學態度、科學道德與社會的科學心理、科學風氣。科學精神充分體現了科學的自主意識、價值取向、精神氣質、認知模式、道德律令和行為準則，是從事科學研究的人應該具有的精神，也是大多數人能夠領悟和習得的精神。

把握科學精神，需要了解它的內涵或構成要素以及它的整體結構。科學精神以追求真理為起點。追求真理乃至“為知識而知識”、“為真理而真理”，是科學精神的“原始公理”和“絕對命令”。所謂真理，就是相對真理與絕對真理的有機統一。

在科學中，通向真理的唯一道路是實證的和理性的道路，即實驗的檢驗和理性的審查。這是因為，真理是已經或即將被實驗或經驗證實或確認的命題——已經被證實或確認的就成為所謂的相對真理，即將被證實或確認的可以稱之為潛在真理。真理還是合理性的命題——不僅合乎人的理性，而且與其他合理性的理論相容。于是，由追求真理的邏輯起點引導出科學精神的兩大支柱——實證精神和理性精神。

科學基于事實，科學實驗是科學定律和科學理論的最終源泉和最高檢驗標準。凡是不能通過實證的東西都不能算做科學，都將被暫時排除在科學的大門之外。因此，簡而言之，科學即是實證科學。這就是科學的實證精神。科學的實證精神使科學有別于其他知識體系或觀念形態。科學的實證精神的真諦是：實驗是檢驗真理的唯一標準，科學在結局和起源上都是實證的，基于事實是科學方法的特征。

理性精神是科學精神的另一支柱。這是因為，科學具有雙重性質：經驗性質和理性性質。前者以可檢驗性和預言能力為特征，后者以抽象性和簡單性為特征。科學是理性的代表、理性方法的典范、理性精神的用武之地。科學涉及的空間、時間、質量、相互作用、宇宙或自然的規律和圖式等，都隱含在物質的深層結構中。這些對于感官來說并不是顯而易見的，但理性或理智卻至少可以部分地把握它們。因此，科學是而且必須是理性的或合理性的。理性精神促進了科學的誕生和發展，科學的發展又促進了理性精神的發揚光大。

科學的實證精神與理性精神各自代表了科學中的經驗論和理性論的要素或傾向。它們雖然有所不同，但在科學中卻是珠聯璧合、相得益彰的。科學的實證精神與理性精神兩大支柱并非孤立地聳立在那里，而是與其他次生精神或衍生精神并存，如懷疑批判精神、平權多元精神、創新進取精神、糾錯臻美精神、謙遜寬容精神等。科學精神的這些要素，既集中體現了科學的精神價值，又提高了人的精神世界。