Всячески стараясь подчеркнуть методологическое единство эмпирических наук, Гемпель приходит к двум выводам. Это, во-первых, «неоправданность разграничения в эмпирической науке «чистого описания» и «гипотетического обобщения и построения теорий», ибо они нераздельно связаны в процессе научного познания; во-вторых, вывод о несостоятельности попытки установления четких границ между различными областями научного исследования и автономного развития каждой из областей. В «Логике объяснения» — другой серьезной работе Карла Гемпеля — утверждается, что объяснить явления в мире нашего опыта — значит ответить скорее на вопрос «почему?», чем просто на вопрос «что?». Это одна из важнейших задач любого рационального исследования. Наука всегда стремилась выйти за пределы описания и прорваться к объяснению. Акцент на процедуре объяснения — своего рода реакция на тезис, выдвинутый первым позитивизмом, в частности О. Контом, который призывал описывать и предсказывать. Но если объяснение — одна из главных задач науки, то в чем же ее характеристики и основные функции?

Объяснение опирается на общие законы. Данное положение Гемпель иллюстрирует тем, что обращает внимание на пример, когда человеку в лодке часть весла, находящаяся под водой, представляется надломанной вверх. Это явление объясняется с помощью общих законов — в основном закона преломления и закона оптической плотности сред: вода обладает большей оптической плотностью, чем воздух. Поэтому вопрос «Почему так происходит?» понимается в смысле: «Согласно каким общим законам так происходит?» Однако вопрос «почему?» может возникать и по отношению к самым общим законам. Например, почему распространение света подчиняется закону преломления? Отвечая на него, представители классической физики будут руководствоваться волновой теорией света. Таким образом, объяснение закономерности осуществляется на основе подведения ее под другую более общую закономерность. На основе этого Гемпель выводит двухчастную структуру объяснения: