Teadusfilosoofia on filosoofia haru, mis tegeleb teadusega seotud filosoofiliste probleemidega.
Teadusfilosoofia kitsamas mõttes tegeleb loodusteadusega seotud filosoofiliste probleemidega. Laiemas mõttes kuuluvad teadusfilosoofia alla ka näiteks matemaatikafilosoofia, sotsiaalteaduste filosoofia ning osalt ka näiteks ajaloofilosoofia ja tehnikafilosoofia.
Nii kitsamalt kui ka laiemalt mõistetud teadusfilosoofia on tihedalt seotud epistemoloogiaga.
Teadusfilosoofia kitsamas mõttes uurib muuhulgas, mida kujutavad endast loodusteaduslikud väited, kuidas nendeni jõutakse, miks loodusteadus võimaldab tehnika arengut ja mida loodusteaduse areng ühiskonnale kui tervikule kaasa toob. Samuti uurib teadusfilosoofia, mille poolest (loodus)teadus erineb teistest teadusharudest.
Teadusfilosoofide seisukohad nendes küsimustes lähevad lahku. Üks kõige mõjukamaid teadusfilosoofia suundi, Karl Popperi kriitiline ratsionalism vastab nendele küsimustele nii.
Teaduslike väideteni jõutakse hüpoteeside esitamise ja kontrollimise teel (alternatiivne seisukoht: induktsiooni ning jätkuvate eksperimentide ja vaatluste teel). Teaduslikud teooriad kujutavad endast hüpoteese, mille puhul tuleb alati arvestada, et nad võidakse uute katsetega ümber lükata (alternatiivne seisukoht: teaduse väited on tõde). Teadusele on iseloomulik see, et ta teeb ennustusi, mida saab kontrollida ning mis seetõttu on põhimõtteliselt ümberlükatavad (alternatiivne seisukoht: teadusele on iseloomulik see, et tema väited on tõestatavad).
Teadusfilosoofia uurib ka seda, kuidas loodusteaduslikud teooriad arenevad, kuidas neid proovile pannakse ja kuidas nad vahetuvad, ning kas loodusteadus on võimeline kindlaks tegema tõde looduse varjatud entiteetide ja varjatud protsesside kohta.
Kuigi paljud teadlased on tundnud elavat huvi teadusfilosoofia vastu ning mõned teadlased (Galileo Galilei, Isaac Newton, Albert Einstein) on andnud sellesse märkimisväärse panuse, eelistab enamik teadlasi teadusfilosoofilistele probleemidele mitte aega kulutada.
Filosoofias on teadusfilosoofia probleemid alati kuulunud kesksete hulka. Filosoofia ajaloo suurkujudest on sellesse suure panuse andnud Aristoteles, René Descartes, John Locke, David Hume, Immanuel Kant ja John Stuart Mill.
Suur osa teadusfilosoofia problemaatikast on lahutamatu epistemoloogiast.
Nimetus "teadusfilosoofia" tekkis alles koos Viini ringiga 20. sajandi esimesel poolel. Samal ajal toimusid loodusteaduses suured muutused: loodi muuhulgas relatiivsusteooria. See andis tõuke Viini ringi empirismile vastanduva relativismi tekkele. Relativismi hakati tõsiselt võtma alles 1960. aastatel.
Viini ringi loogiline positivism edendas traditsioonilist arusaama teadusest, mille kohaselt teadust tuleb hoida lahus mitteepisteemilistest väärtustest. See liikumine oli väga mõjukas kuni 1960. aastateni. Aastal 1962 ilmus Thomas Kuhni raamat "Teadusrevolutsioonide struktuur", millest sai alguse loogilise positivismi kriis. Loogiliste positivistide hulka kuulusid teiste seas Hans Reichenbach, Rudolf Carnap, Ernest Nagel, Kurt Gödel ja Carl Hempel.
Relativistliku teadusfilosoofia järgi ei oma teadus eelist teiste tunnetusmeetodite ees, teaduslikud teooriad ei ole vabad mitteepisteemilistest väärtustest. Erinevalt positivismist ei usu relativism teadusliku meetodi abil saavutatavasse teadmiste progressisse. Tähtsamad relativistid teadusfilosoofias on Michel Foucault, Thomas Kuhn ja Paul Feyerabend.
Teadusfilosoofia uurib ka, milleni teadus põhimõtteliselt võib küündida ehk kus on teaduse piirid, kuidas teadus töötab ja kuidas ta peaks töötama, milliseid meetodeid teadus kasutab ja kus on nende meetodite rakendatavuse piirid.
Teadusfilosoofia tulemused peaksid aitama ka hinnata teaduslikele küsimustele antavate vastuste kõlblikkust, näiteks eristada teadust pseudoteadusest.