Gözlem kavramına ilişkin bilim felsefesinde birbiriyle ilişkili metodolojik, ontolojik ve epistemolojik sorunlarla karşılaşıyoruz. Bu sorunlar ise (a) bilimsel gerçekçilik görüşünü savunanlar ile (b) bu görüşe karşı çıkan pozitivist ve deneyci görüşleri, kısaca gerçekçilik-karşıtlığı görüşünü, savunanlar arasında tartışmalara yol açmıştır. Başlıca sorunlar şunlardır.
(i) Metodolojik sorunlar: Hangi türden bilimsel işlemler gözlem sayılabilir? Hangi olaylar gözlemlenebilir? Sözgelişi Örnek 4’teki manometre ibresinin 1 atmosfer işaretli çizginin hizasında durması olgusu her iki görüşte gözlemlenebilir sayılmasına karşın, gazın 1 atmosfer basıncında olması olgusu yalnız (a) görüşünde gözlemlenebilir sayılır. Nitekim manometre (a) görüşünde gözlem aygıtı sayılırken, (b) görüşünde sayılmamıştır.
(ii) Ontolojik sorunlar: Gözlemlenebilir şeyler (nesne dizgeleri, olay ve olgular)
varlık sayılabilir mi? (a) görüşünde olanlar bu soruyu olumlu olarak, (b) görüşünde olanlar olumsuz olarak yanıtlamıştır.
(iii) Epistemolojik sorunlar: Gözlemsel bilgi, yani gözlemle doğrulanmış gözlem önermelerinin ifade ettiği bilgi ile gözlemsel-olmayan önermelerin ifade ettiği bilgi arasında kesin fark bulunur mu? Gözlem önermelerinin doğrulanması ile gözlemsel-olmayan önermelerin pekiştirilmesi arasında fark kesin mi? Gözlem önermelerinin ifade ettiği bilgi, gözlemsel-olmayan önermelerin, özellikle teori öğesi kapsayan önemelerin, ifade ettiği bilgiden bağımsız olabilir mi?