Kuhn, fizik doktorası yapmış bir bilim insanıydı; tezini yazdıktan sonra Harvard'da bir bilim tarihi dersi için Aristoteles fiziğini okurken, bu kitabın çıkış noktası olan kavramsal sarsıntıyı yaşadı. Aristoteles ona ilk önce 'tamamen yanlış' göründü; ama haftalar sonra fark etti ki Aristoteles aslında çok tutarlı bir sistemin içinde mantıklı düşünüyordu — yalnızca o sistemin temel varsayımları (kavramları, soruları, neyin kanıt sayılacağı kuralları) modern fizikten radikal biçimde farklıydı. Bu fark ediş kitabın çekirdeğine dönüştü.

Kuhn'un terimi 'paradigma'dır. Paradigma, bir bilim topluluğunun belirli bir dönemde paylaştığı temel kavramlar, kabul edilmiş örnek problemler ve çözümleri, neyin önemli ve neyin önemsiz sayılacağına dair anlaşma — kısacası bilimsel araştırmanın bütün arka planıdır. 'Normal bilim' bir paradigma içinde yapılır: bilim insanları paradigmanın belirlediği bulmacaları çözmekle uğraşır. Aykırılıklar (anomaliler) zaman içinde birikir; sayıları ve ciddiyetleri kritik bir eşiği aştığında 'kriz' başlar. Yeni bir paradigma rakip olarak ortaya çıkar; bilim topluluğunun bir kuşak değişimi içinde ona geçmesiyle 'devrim' tamamlanır.

Örnekler: Kopernik (Ptolemaios'tan güneş merkezliliğe), Newton (Aristoteles fiziğinden), Einstein (Newton fiziğinden), Darwin (yaratılıştan evrime), Lavoisier (filojistondan oksidasyona). Her geçişte 'gözlem' tarafsız değildir — eski paradigmada görülen şey ile yeni paradigmada görülen şey aynı değildir, çünkü neyin görünür olduğunu paradigma belirler. Kuhn buna 'kıyaslanmazlık' (incommensurability) der; bu kavram en tartışmalı kavramlarından biridir ve bilim felsefesinde hâlâ açık bir tartışma alanıdır.

Kitap yayımlandığında ciddi tepki gördü. Karl Popper okulu (Popper, Lakatos, Watkins) Kuhn'u 'irrasyonalizm' ve 'görececilik'le suçladı — eğer paradigmalar kıyaslanamıyorsa, hangi bilimin 'daha iyi' olduğu nasıl söylenir? Kuhn yanıt olarak 1969'da kitaba bir 'Postscript' ekleyerek bazı terimleri yumuşattı. Tartışma bugün hâlâ sürüyor.

Kitabın asıl tarihsel etkisi belki de bilim felsefesinin dışındadır: 'paradigma kayması' bugün yönetim teorisinden siyaset analizine, popüler kültüre kadar her yerde kullanılan bir kalıba dönüştü — Kuhn'un kendisinin tedirginlikle karşıladığı bir başarıdır. Akademide ise bilimi 'tarihsiz, sosyal ilişkisiz, salt rasyonel' gören klasik pozitivist resme indirilmiş en ağır darbe sayılır; bilim sosyolojisi (Edinburgh okulu, Bruno Latour) ve bilim çalışmaları doğrudan bu zeminde yükseldi.