Popper zaproponował nowe kryterium naukowości, mianowicie falsyfikowalność. Falsyfikowalność teorii polega na tym, że jej struktura jest taka, że można zaproponować eksperyment, którego wynik jednoznacznie zaprzeczy słuszności teorii. Eksperyment ten nie musi być koniecznie technicznie wykonalny w danym momencie – ważne jest tylko, że dana teoria w ogóle dopuszcza możliwość obalenia siebie samej w wyniku jakiegoś, dającego się pomyśleć, eksperymentu. Aby sfalsyfikować teorię, zjawisko z nią niezgodne musi być powtarzalne, natomiast konieczne jest co najmniej jedno zdarzenie, które jest przez teorię wykluczane.
Kryterium to od kryterium pozytywistycznego różni się jedną istotną cechą – powoduje ono, że żadna teoria naukowa nigdy nie może być uznana za pewną – każda pozostaje więc tylko bardziej lub mniej prawdopodobną hipotezą. Dla Poppera sama struktura logiczna teorii nie była tak ważna jak dla pozytywistów logicznych – nie musiała być matematyczna, do końca spójna wewnętrznie, ani być wolna od założeń metafizycznych. Popper wskazywał, że wiele teorii fizycznych, wbrew poglądom pozytywistów, zawiera w sobie silne założenia metafizyczne (np. continuum czasoprzestrzeni, niezniszczalność ogólnego bilansu masy i energii, czy założenie racjonalnej struktury materii). Ważne tylko, żeby teoria dawała się falsyfikować.