Klíčovým pojmem Kuhnova pojetí vývoje vědy je vědecké "paradigma". Za paradigma považuje Kuhn „obecně uznávané a vědecké výsledky, které v dané chvíli představují pro společenství odborníků model problémů a model jejich řešení“. Paradigma ovládá jistou vědeckou komunitu, častěji celý vědní obor a je určujícím prvkem při rozhodování, co by mělo být předmětem výzkumu a co ne, jaké metody lze s úspěchem použít, dokonce i jakého druhu musí být výzkumné výsledky. Podstata paradigmatu je většinou explicitně vyjevena v učebnicích, nebo v textech všeobecně uznávaných klasiků. Výzkum podléhající nějakému paradigmatu Kuhn nazývá „normální věda“. Poté se však objeví "anomálie". Například proběhne pozorování, které není možné vysvětlit v pojmech současného paradigmatu, tehdy dochází i k značně iracionálním pokusům, jak je zažitým představám přizpůsobit. Pokud ale nelze fakta na staré paradigma aplikovat, zažíváme "změnu paradigmatu". Během období, kdy k tomu dochází a kdy anomálie vyvíjejí už příliš velký tlak na staré paradigma, probíhá krize, po níž následuje vědecká revoluce. Vědecké disciplíně pak už nedominuje staré paradigma. Brzy jej ale nahradí paradigma nové. Tento přechod od jednoho paradigmatu k jinému nazývá Kuhn "vědeckou revolucí". Podle Kuhna je staré, nově získaným empirickým faktům odporující paradigma nahrazeno teprve tehdy, když je vyvinuto lepší paradigma.