全书可分为三部分：“逻辑”、“思维方法论”和“推理方法论”。“逻辑”部分，论述思维方式的初始发展是怎样一种过程，尤其强调源于自然的分析法以及作为一种语言的归纳法，并批评普遍化的概括活动以及语言的滥用行为。“思维方法论”部分，阐释人们获得概念的机制以及正确的认知途径，剖析感官、知觉和注意力等与人的发现活动之间的作用关系和机制。“推理方法论”部分，首先，区分事证和理证；接着，论述这两种证明方式如何让人趋于发现真实；之后，说明这两种证明方式如何证明了牛顿理论体系；最后，论述为尽力弥补事实的不足人们所采用的推测、观测、类比和推理等各种方法，以及人们对于地球的运动、形状和轨道的发现。