中國古人在強調經驗、觀察的同時，也看到了其中的局限性。孟子就提出“苟求其故”，即要通過理性思維把握事物所以然之理。王充批評墨子以“聞見”論證鬼神，並提出了利用思維對事物進行考察分析，利用邏輯推敲論證的“考心”之法。而《九章算術》全書正是通過逐層歸納而建構的。總的說來，中國古代在方法上往往是分析與綜合並用，歸納與演繹結合，對西方稱為“近代科學方法”的歸納法並未給予特別的關注。不過自從墨子首次提出“類”、“故”、“理”三個邏輯範疇以來，注重將事物分類而後歸納以求其理的方法是始終貫穿在思想家、科學家的認識論和方法論之中的。
“究天人之際，通古今之變”
西漢武帝時，史學家司馬遷創作了中國曆史上第一部紀傳體通史著作《史記》。他晚年在《報任少卿書》中說，著史的目的在於“究天人之際，通古今之變，成一家之言”。西漢初年，人們麵對周亡秦亡、秦亡漢興的曆史變化，試圖從理論上把握曆史與現實的脈搏，總結曆史變化規律。司馬遷作為史學家，也從史學的角度對曆史、天人問題進行了探索，並作出了超越時代的極其深刻的回答。司馬遷提出“究天人之際”，就是要探求天與人之間的關係，這是西漢初年人們麵臨的一個宇宙觀、人生觀問題，也是一個曆史觀問題，更是殷周以來的一個古老的傳統問題。
先秦時代，雖然有重人事、輕天命、明天人之分等種種天人思想，但是，信仰天命、天道卻是時代的強音。西漢初年，由殷周天命論發展而來的天人感應論盛行一時。司馬遷生當其時，受到時代天人問題的影響而欲探究天人關係。司馬遷在《史記》中所說的天，有時就指神秘的上天，《天官書》
以人事比附天象，所體現出的天人關係就有天人感應的意味；但是，大多數時候，他把天看作是時勢，即曆史形勢和時代條件。《史記》對從黃帝至漢武帝兩千餘年的曆史進行描述，其中也有提到神秘之天的時候，但司馬遷並不著意去談論天，而是將重點放在人事和社會的變化上，著重寫人的活動，強調事在人為。在《秦楚之際月表序》中，司馬遷描述了秦自文公至始皇100多年，行德用力而最終統一天下的過程。秦亡漢興，劉邦由平民一躍為皇帝，他說“豈非天哉！豈非天哉！”這裏的天似有天命的意味，實際上司馬遷更強調的是人的行為。項羽在楚漢戰爭中失敗，死前認為是老天坑害了他，司馬遷就認為項羽極為荒唐，至死不明白他失敗的原因何在。司馬遷認為楚漢勝負的關鍵是人才的運用，項羽有一範增而不能用，而劉邦則有張良、蕭何、韓信、陳平等一大批文武之才，而且還有多人是從項羽陣營中跑過去的。他還認為，漢之所以得了天統，是漢承秦楚之際的弊政而易於變，與民休息，符合了曆史的要求。司馬遷對漢武帝封禪求神活動，就多有諷刺之意，由此招來了後人說司馬遷作謗書之說。總之，司馬遷推究天人關係，主要是談論人與時勢的關係，強調謀事在人，而人的活動又受到時代的限製。他認為人順時應勢就有所為，違時失勢則注定失敗。總之，司馬遷評論曆史人物不是從天命出發，而是聯係人物的具體曆史境遇來評價。
“通古今之變”是指要探索曆史發展變化的奧秘及規律。傳統史官文化的特點之一就是以史為鑒，從以往的曆史中總結出有益的治亂經驗，服務於現實的統治。司馬遷通過對曆史的考察、總結，首先提出了曆史發展承弊通變的觀念，認為每一曆史階段的發展總有其弊端，有弊端就須改變，社會由此在變中一步步向前發展。三代以來，世道一再改變，自春秋至漢，由諸侯紛爭之弊終於演成秦代天下一統的局麵；秦政酷烈，漢承秦弊，又一次完成了天下一統的大業。其次，司馬遷提出了世異變、成功大的曆史認識。他描寫了曆史上大小無數次的變化，認為其中最為巨大的兩次社會變化，一是禹傳子，天下由公轉而為私，一是秦統一六國，由諸侯紛爭變為一人獨尊，由天下割據變為天下為一，由諸侯分封變為郡縣統治，由世襲貴族製度為公卿官僚製。司馬遷充分肯定了秦統一天下、改變政體的曆史功績，認為這是成功大的異常變化，並批評那些孤陋寡聞、因秦柞短促而不能正確認識秦朝曆史功過的人是如同耳食而不知其味，令人可歎。再次，司馬遷肯定了伐無道的正義性，並對反抗者的業績大加稱頌。司馬遷對湯伐桀、武王伐紂的行為是肯定的，對陳勝吳廣揭竿而起反抗暴秦的行為也大加讚揚，並專立《陳涉世家》，為此還招來了後世眾多封建史家的非議。司馬遷甚至還把視野擴大到社會中的各個階層，為一些世人眼中的卑賤者。如遊俠、刺客、滑稽、日者、龜策占卜當中的倜儻非常之人立傳，並肯定他們的曆史作用。總之，司馬遷通過史學。究天人之際，通古今之變，肯定了人在曆史中的作用，以時勢考察曆史規律，使曆史減少了抻學、天命論的色彩，為史學的發展做出了重大貢獻，並產生了深遠影響。後世眾多封建史學家也在多看重人在曆史中的作用，形成了我國古代優秀的史學傳統。