קרני ה-X משמשות כיום במגוון יישומים. התגלית שזיכתה את וילהלם רנטגן בפרס נובל לפיזיקה הייתה מקרית, ולאחר זמן התברר שבעצם הוא לא הבין בצורה מדויקת את מהותה. רנטגן חקר בשנת 1895 את הקרינה הנפלטת משפופרות ריק. במקרה הוא הניח את ידו בין שפופרת בקופסה אטומה ללוח צילום, וצילום רנטגן של היד הופיע על הלוח. חזרה שיטתית על הניסוי הביאה את הפיזיקאי המנוסה למסקנה שגילה קרניים מסוג חדש, בעלות חדירות גבוהה בצורה יוצאת דופן. לימים התברר, בניסויים אחרים, שקרני-X הן קרינה אלקטרומגנטית בעלת תדר גבוה מזה של האור הנראה, ובכך קיבלה תגליתו של רנטגן את הפירוש הפיזיקלי המדויק.
במחצית הראשונה של המאה ה-20 היו חלקיקים יסודיים שבגילוים הייתה מידה מסוימת של מקריות, אך כיום חלקיקים חדשים כמעט שאינם מתגלים במקרה. על מנת לגלות אותם יש להשקיע סכומי כסף גדולים בבניית מאיצי חלקיקים המיועדים ליצירת החלקיקים, והמדינות שמממנות את הניסויים לא מוכנות להשקיע סכומים אלה אם אין תוכנית עבודה מסודרת הכוללת את רשימת כל הגילויים הצפויים במאיץ. דוגמה לתגלית כגון זו היא גילויו של הקווארק העליון בפרמילאב בשנת 1995, שקיומו נחזה שנים רבות קודם לכן במסגרת המודל הסטנדרטי של החלקיקים.
קרינת הרקע הקוסמית, שמהווה את אחד האישושים החזקים לתאוריית המפץ הגדול, התגלתה במקרה בשנת 1964. חוקרים שעסקו בנושא ניסו במשך שנים לגלות קרינה זו שמקורה באירוע היווצרות האטומים הראשונים כ-380,000 שנה לאחר המפץ הגדול. האסטרונומים ארנו פנזיאס ורוברט וילסון מ"מעבדות בל", שעסקו בניסויי רדיו-אסטרונומיה בשנת 1964, קלטו באמצעות אנטנה רגישה רעש רקע שהפריע להם להתחיל את הניסוי. האסטרונומים הבינו שהרעש מגיע מכל הכיוונים באופן אחיד וניתחו את תכונותיו בצורה מדויקת. הם לא הכירו את התאוריה שחוזה את קיומה של קרינת הרקע הקוסמית, ורק לאחר ששוחחו עם עמיתיהם בדבר רעש הרקע שהם קלטו, הבינו פנזיאס ווילסון את גודל התגלית.
אקראיות כנגד עבודה שיטתית.
קיימת נטייה לייחס חלק גדול מהתגליות לאקראיות, ואכן מוכרים מקרים רבים שבהם עובד החוקר בצורה שיטתית בכיוון מסוים, אך מגלה תגלית אחרת מזו שציפה לה. אקראיות זו מצומצמת מזו המשתמעת מהמושג "אקראיות", משום שגם כאשר מדובר בתגלית אקראית, המגלים הם בדרך כלל חוקרים שעסקו שנים רבות במחקר (אם כי לא התכוונו לגלות את שגילו). באנגלית, היכולת לגלות תגלית כזו מכונה serendipity (סרנדיפיות), וזה גם שם העצם המתאר תגלית שהתגלתה בדרך זו. יובל נאמן הציע את המילה "אתינות" בתור תרגום ליכולת מיוחדת זו (בעקבות סיפורו של שאול שהלך לחפש אתונות ומצא מלוכה). אולם, רוב התגליות נעשות לאחר חקירה ממושכת בכיוון הספציפי, ולאחר איסוף כמות מספיקה של נתונים. ייתכן שהטיה קוגניטיבית גורמת לנו לחשוב שמידת האקראיות בתגליות היא משמעותית, ומשכיחה את גורם העבודה הקשה והאפורה הנלווה לרוב רובן של התגליות.
הסיפור הידוע ביותר אודות תגלית אקראית הוא סיפור התפוח שנפל על ראשו של אייזק ניוטון, ובעקבותיו ניסח ניוטון את חוק המשיכה האוניברסלי. יש המרחיבים את חלקה של יד הגורל, ומוסיפים שניוטון נדחף לבוסתן התפוחים על ידי מגפת דבר שפקדה את אנגליה. גם אם הסיפור נכון ונתן השראה לניוטון, שהיה עסוק באותה תקופה בניסיון להבין את חוקי הטבע הבסיסיים שמסבירים את התגלית האמפירית של יוהאנס קפלר (חוקי קפלר), אין היא מהווה תנאי מספיק לפיתוח התאוריה.
המחלוקת בדבר קיומה של לוגיקת גילוי.
ישנה מחלוקת לגבי מידת האקראיות בתגליות מדעיות. לפי השקפה השוללת אקראיות, המזל ממלא תפקיד מצומצם ביותר בהשגתן, כלומר ניתן להגיע לתגליות באופן מסודר על ידי היצמדות ללוגיקה של גילוי. לעומת זאת, השקפה מנוגדת גורסת שיד הגורל ממלאת תפקיד מכריע בתגליות מדעיות, כלומר אין פרוצדורה שניתן לבצע על מנת להבטיח מציאת תגליות.
בפילוסופיה של המדע קיימת הבחנה בין הקשר הגילוי להקשר הצידוק. הקשר הגילוי הוא המסגרת שבה מגיעים מדענים לתגליותיהם. הקשר הצידוק הוא התהליך שבו נותנים המדענים פשר לתגליותיהם באמצעות המסגרת התאורטית שבה הם פועלים. לאור הבחנה זו ניתן להפריד בין שתי טענות שונות בקרב האסכולה השוללת אקראיות:
פילוסופיה מאוחרת יותר של המדע (החל משנות השישים של המאה העשרים), המושפעת בעיקר מעבודתו של תומאס קון מערערת על ההבחנה בין הקשר הגילוי להקשר הצידוק, ועל קיומה של שיטה מדעית אובייקטיבית בלתי מושפעת מערכים חברתיים ואחרים, שבזכות קיומה טען פופר. מובן שלפי גישות אלה, למקריות יש תפקיד מכריע בגילוי המדעי, משום שהתפתחות המדע כולה מושפעת ממכלול גורמים חוץ מדעיים קונטינגנטיים (contingent) התלויים בנסיבות מסוימות.
העמדה השוללת אקראיות מעוררת גם את בעיית הדטרמיניזם ההיסטורי. השוללים קיומה של אקראיות נוהגים לטעון שגילויים מסוימים היו בלתי נמנעים, במוקדם או במאוחר. המתנגדים לטענות מסוג זה טוענים שהשערות אלה בסגנון "מה היה קורה אילו", לא ניתנות לאימות באופן עקרוני משום שהן מתייחסות למשהו שלא קרה. כתיבה זו מכילה דטרמיניזם היסטורי, משום שהיא מניחה כי העבר חייב היה להוביל באופן בלתי נמנע להווה. היסטוריוגרפיה המכילה דטרמיניזם היסטורי מסוג זה מכונה 'היסטוריה ויגית' (Whig history). היסטוריה ויגית הייתה מקובלת בקרב היסטוריונים שכתבו עד למחצית הראשונה של המאה העשרים, אך היא נחשבת על פי רוב לכתיבה גרועה בקרב היסטוריונים של המדע בני זמננו. מנגד, השוללים קיומה של אקראיות יכולים עדיין לטעון שמרגע שתוכנית מחקר מסוימת מתבססת, והקהילה המדעית החלה לעסוק בשיטתיות בפתרון בעיות מסוימות לאור הנחות תאורטיות מסוימות (או בלשונו של קון, החלה תקופת "מדע תקני"), גילויים מסוימים הם כמעט בלתי נמנעים לאור המאמץ המשותף של הקהילה המדעית.
הבניה חברתית של תגליות מדעיות.
החל מסוף שנות השישים של המאה העשרים החלו פילוסופים וסוציולוגים של המדע, המשתייכים לזרם הקונסטרוקטיביזם חברתי, לערער על התפישה שמדענים מגלים דברים הקיימים בעולם באופן אובייקטיבי. כאלטרנטיבה, הם טוענים שמדענים עוסקים בהבניה חברתית של תגליות, שלהן הם נותנים מעמד של עובדות. תפישה זו מערערת על ההבחנה בין הקשר הגילוי להקשר הצידוק. בנוסף, גישה זו מעמידה בסימן שאלה את מעמדן של תגליות שונות. בו בזמן היא מסבירה מדוע תגליות מסוימות זכו בהכרה או לא זכו בה. הגישה הקונסטרוקטיביסטית מנסה להסביר מדוע קריטריונים מסוימים התקבלו על ידי הקהילה המדעית בזמן ובמקום מסוימים כקריטריונים לקביעת אמיתותן או שקריותן של טענות תגלית. הסברים מסוג זה לוקחים בחשבון אינטרסים ונורמות חברתיים שהיו נפוצים בקהילה באותו זמן.
טענות ספקניות מסוג זה מועלות במספר פרסומים חשובים. בספרם "חיי מעבדה" (1979) עקבו ברונו לאטור וסטיב וולגר (Steve Woolgar) מקרוב אחר עבודת צוות מדענים שטענו כי גילו את ההורמון הקרוי TRH (הורמון שחרור תירוטרופין), ואף זכו על כך בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה בשנת 1977. במהלך עבודתם, הפיקו המדענים כמות מזערית, פחות מגרם, של חומר שלטענתם היה TRH. לטענת וולגר ולאטור, לא קיים מבחן עצמאי היכול לאשש את הטענה שהחומר שהופק הוא אכן TRH. בניגוד לחומרים מוכרים, כגון זהב, שקיימות דגימות שלהם שביחס אליהן ניתן לבדוק אם חומרים החשודים כזהב הם אכן זהב, לא קיימת דגימה עצמאית של TRH בכמות מספקת שאליה ניתן להשוות את החומר המסונתז. לטענתם, ההכרזה "זהו TRH" ו"זוהי בדיקה קבילה לזיהוי TRH" קמות ונופלות יחדיו. לפי וולגר ולאטור, השיקולים שהובילו את החוקרים למסקנה שהם גילו TRH הם שיקולים תאורטיים, והטענה שהחומר המסונתז הוא TRH היא תוצאה של דיון ושל משא ומתן חברתי בין המדענים. לפי לאטור, לא ניתן לטעון ש-TRH היה קיים בטרם התגלה לכאורה, ובאופן כללי דברים לא קיימים לפני הבנייתם.
מנגד, פילוסופים של המדע מערערים על קביעה זו או על המסקנות שניתן להכליל ממנה על המדע כולו. יש הטוענים כי הכמות המזערית של TRH שהופקה אינה מייצגת את המצב הטיפוסי במדע. אחרים טוענים שאין בתיאור זה לבטל את ההבחנה בין הקשר הגילוי והצידוק. הפילוסוף ג'יימס ר. בראון טוען שהשיקולים שמובילים למסקנה שהבדיקה לזיהוי TRH תקפה הם אומנם תאורטיים, אך הם שיקולים עצמאיים מהתאוריה שהנחתה את תהליך הגילוי.
בעיה הכללית שעולה מתיאור זה היא בעיית "רגרסיית הנסיין" (experimenter's regress), כלומר המעגליות שבתגלית: כדי לאשש את הגילוי של תופעה מסוימת דרוש קריטריון לזיהויה. אולם לפני שהתופעה התגלתה, כיצד ניתן לקבוע קריטריון כזה? רגרסיית הנסיין נידונה בהרחבה על ידי הסוציולוג הארי קולינס. קולינס עקב במשך שנים אחר המחקר בנושא גלי כבידה. תורת היחסות הכללית מנבאת את קיומן של תנודות מזעריות בצורת גלים בעקמומיות של המרחב-זמן, שהן תוצאה של תנועת גופים בעלי מסה. עוצמתם של גלי הכבידה נמוכה, ועל מנת לגלות אותם דרוש מכשור רגיש ביותר שיידע להפריד בין גלי הכבידה לרעש הרקע. בסוף שנות השישים של המאה העשרים ובתחילת שנות השבעים טען הפיזיקאי בעל המוניטין ג'וזף ובר (Joseph Weber) שגילה גלי כבידה. אולם, קהילת הפיזיקאים הניסיוניים העוסקים בגלי כבידה קיבלה את טענתו בספקנות. היא סירבה להכיר בתגלית ובתקפות הגלאי שבנה. מדענים אחרים, שהשתמשו בגלאים אחרים, לא הצליח לשחזר את תוצאותיו של ובר בניסויים, ובמהלך השנים התערער המוניטין המדעי של ובר.