كثيراً ما يقع الخلط بين البحوث النظري والبحوث التطبيقية، والبحث العلمي ينقسم إلى نوعين أساسيين هما:
البحث العلمي النظري: يعد البحث النظري أحد الأقسام الرئيسية في البحث العلمي، حيث يقوم الباحث بإجراء دراسة نظرية بهدف التوصل إلى حل مشكلة بحثية أو إشكالية علمية، أو تفسير ظاهرة ما. وهو بهذا يستهدف تحقيق إضافة معرفية جديدة من خلال الكشف عن معلومة جديدة لم يُسبق إليها، أو تحديث المعرفة البشرية السابقة في أحد فروع العلم. والباحث في بحثه هذا يعتمد على المصادر النظرية فحسب، بعيداً عن الدراسة الميدانية والبحث التجريبي وغيرهما من المناهج البحثية التطبيقية الأخرى. ويكثر استخدام البحوث النظرية في مجالات العلوم الإنسانية والعلوم التربوية والعلوم الفلسفية والرياضية والمنطقية، والتي تعتمد أساساً على المنهج الاستنباطي والتفكير العقلي المجرد.
البحث العلمي التطبيقي: هو القسم الثاني من أقسام البحث العلمي، ويعتمد البحث التطبيقي العلمي على دراسة إحدى الظواهر الطبيعية ومحاولة تفسيرها باستخدام المناهج البحثية التطبيقية. وذلك عبر استخدام أدوات الملاحظة واختبار أثر العوامل والمتغيرات وتأثير كل منها في الآخر. ثم وضع الفرضيات المفسرة واختبار الفروض من أجل الخروج باستنتاجات يمكنها الربط بين العوامل المختلفة وتفسير الظاهرة الطبيعية محل الدراسة. وأنت بذلك ترى أن وسيلة الباحث في ميدان البحوث التطبيقية هي المناهج التجريبية والاختبارات التي يقوم بها على أرض الواقع وما يراه ويسجله بأدوات الرصد والملاحظة. ولذلك فإن البحث العلمي التطبيقي يشيع استعماله في ميادين العلوم التطبيقية مثل الكيمياء والطب والفيزياء وغيرها من العلوم التي تستند إلى المنهج الاستقرائي والتجريب.