מדענים מונעים, לעיתים אף מגיל הילדות, על ידי רצון להבין את העולם, ולחקור את מאפייניו, בעבר, בהווה ובעתיד. מדענים רבים מציינים כי יוקרה, מוניטין והכרה על ידי עמיתיהם חשובים להם הרבה יותר מהון כספי אישי. הכרה בולטת בתרומתו של המדען מתבטאת בהענקתו של פרס, כגוןפרס נובל,מדליית פילדס ופרס טיורינג. הכרה נמדדת בציטוט מאמריו של המדען על ידי מדענים עמיתים.
בין המדענים יש העוסקים במדע טהור, כזה שמטרתו היא הרחבת הידע האנושי, שלא יהיה לכך ערך כלכלי מידי, ויש העוסקים במדע שימושי, שבו, בצד הרחבת הידע האנושי, גלומה גם תועלת כלכלית. כמדע שימושי נחשבים, למשל, אחדים מענפי הביולוגיה, בייחודהביולוגיה המולקולרית ופרויקט הגנום האנושי. תחומים אחרים של מחקר שימושי כוללים את חקירת החומר ברמת החלקיקים האטומיים (בפרטפיזיקה גרעינית), כפי שהוא מוסבר על ידיפיזיקת החלקיקים, וננוטכנולוגיה, שמדענים מקווים שתעזור לפתחאלקטרוניקה של מחשבים מיקרוסקופיים, ואולי גםבינה מלאכותית.
בחלוקה גסה ניתן להבחין ביןתאורטיקנים, אשר עיקר עיסוקים בפיתוח מודלים חדשים שמטרתם להסביר ידע קיים, ובין עורכי ניסויים (נקראים בקיצור "ניסיונאים") אשר עיקר עיסוקים בבחינת מודלים תאורטיים וזאת על ידי ביצוע מדידות.פיזיקה, למשל, היא מדע תאורטי וניסויי כאחת, עם הבחנה לא מבוטלת בין תאורטיקנים לניסיונאים. ישנו רצף ללא גבולות ברורים מהמדענים התאורטיקנים ביותר עד לאלו העורכים ניסויים. יש המפרידים בין מדעים ניסויים לבין מדעים "תצפיתיים" טהורים כגוןאסטרונומיה,מטאורולוגיה,אוקיינוגרפיה וסייסמולוגיה. ועם זאת, אסטרונומים ביצעומחקר בסיסי באופטיקה, פיתחוחיישנים אלקטרו-אופטיים, ובעשורים האחרונים שיגרולווייני מחקר כדי לחקור כוכבים אחרים בנוסף לשימוש בטלסקופ החלל האבל על מנת לחקור את מקורו שלהיקום מלפני כ-14 מיליארד שנים.מודלים חישוביים ושיטות מתמטיות הן טכניקות הדרושות לעוסקים בכל תחום של מדע כמותי.
חלק מהמדענים הראשונים היוכמרים אונזירים, וזאת מפני שבחלקים נרחבים שלימי הביניים הם היו היחידים שידעוקרוא וכתוב. בין המדענים שהיו כמרים או נזירים ניתן למנות את האסטרונוםקופרניקוס ואתגרגור מנדל, שתגליותיו סללו את הדרך לפיתוחה של הגנטיקה המודרנית. בימינו עיקר פעולתם של מדענים נעשית באוניברסיטאות ובמכוני מחקר. כן פועלים מדענים בענפי תעשייה שונים, בדרך כלל במחקר שימושי בענפיהיי-טק, אך לעיתים גם במחקר בסיסי, שאינו מיועד להפקת רווחים בטווח הקצר.
חלק מרכזי בעבודת המדען הוא פרסום תוצאות מחקרו, באמצעותמאמר מדעי העוברביקורת עמיתים או באמצעותספר. לא תמיד היה הדבר כך. לעיתים נמנעו מדענים מפרסום שיטות מחקר ותגליות, מתוך כוונה לשמור על יתרונם ולמנוע מעמיתיהם שימוש בכלים אלה. פעמים אחרות נמנע הפרסום עקב מגבלות חמורות, עד כדיסכנת חיים, שהטיל הממסד על פרסום מחקר מדעי המנוגד לדוֹגמה השלטת. גם כיום, מדען העוסק במחקר במסגרת גוף חשאי, כגון ה-NSA, אינו מפרסם את מחקרו.
מדענית עורכת ניסויים במעבדת כימיה כדי לבחון חומרים חדשים
אין הבדל חד בין מדע לביןהנדסה, אם כי למהנדסים יש מטרות מעשיות בעוד שהמדענים חוקרים תופעות עקרוניות. שניהם ממשיכים מבעיות לעבר פתרונות. מדענים לרוב מבצעים מטלות הנדסיות בתכנון ציוד מחקר ובבנייתאבות טיפוס, וחלק מהמהנדסים מבצעים מחקרים מדעיים. מהנדסיאלקטרוניקה,כימיה,מכונות וחלל לרוב נמצאים בחזית המחקר של תופעות וחומרים חדשים. כך למשלפטר דייב קיבל תואר בהנדסת אלקטרוניקה ודוקטורט בפיזיקה לפני שהוא זכה לבסוף בפרס נובל לכימיה. באופן דומה,פול דיראק, אחד מהמייסדים שלמכניקת הקוונטים, החל את הקריירה האקדמית שלו בתור מהנדס לפני שהמשיך לעבר תחום המתמטיקה ולאחר מכן לפיזיקה.קלוד שאנון, מהנדס תאורטי, יסד אתתורת האינפורמציה.
