科学革命の構造
しかし、そうして確立されたパラダイムに基づいた理論と整合しない事実が発見されると通常科学の変革要因が発生する。パラダイムに整合しない事実が解決されない変則例として蓄積され続けると、科学者集団は従来のパラダイムに疑いを持ち、新たな事実を説明するために異なるパラダイムを準備して新しい理論を構築することが試みられるようになる。これが通常科学に対する異常科学として成立当初は学問的に異端視されることになる。クーンは、科学者集団が従来のパラダイムの有効性に疑惑を持ち、混乱した様態を危機と呼び、次の科学革命の準備段階と捉えた。
やがて危機の中から変則性を克服できる新たな観点や基礎理論が提案され、科学者集団が最良な方法を見いだすために多くの方法を試み、通常科学としての体制を整えることで、過去の通常科学の科学者たちが有していたような権威を獲得し、通常科学として承認される。クーンはこの段階の様態を科学革命と呼んだ。歴史的には15世紀以後のヨーロッパの科学革命に認められ、教会による自然界の説明からコペルニクスやケプラー、ガリレイ、ニュートンなどにより採用された機械論的な説明へと転換した。このような科学史の認識に基づきながらクーンはパラダイムの下に通常科学の理論が成立し、その理論が事実を説明できなくなればパラダイムの転換が生じることを主張している。