Dans cet ensemble d'études, Henri Poincaré examine les caractéristiques des sciences mathématiques (l'intuition et la logique en mathématiques, la mesure du temps, la notion d'espace, l'espace et ses trois dimensions) puis des sciences physiques (l'analyse et la physique, l'astronomie, l'histoire de la physique mathématique, l'avenir de la physique mathématique).
Pour Henri Poincaré, le but de la science n'est pas l'action. Si la science est utile, c'est parce qu'elle est vraie, mais elle n'est pas vraie parce qu'elle serait utile. Elle n'a pas d'autre fin qu'elle-même, la connaissance désintéressée, la science pour la science : "Ce que nous appelons la réalité objective, c'est, en dernière analyse, ce qui est commun à plusieurs êtres pensants, et pourrait être commun à tous ; cette partie commune, nous le verrons, ce ne peut être que l'harmonie exprimée par les lois mathématiques." C'est donc cette harmonie qui est la seule réalité objective, la seule vérité que nous puissions atteindre.