کتاب ساختار انقلاب‌های علمی، منتشرشده به سال ۱۹۶۲، خود رویکردی انقلابی به فلسفه‌ی علم بود. کوهن به تنهایی تفکر ما را درباره‌ی سازمان‌یافته‌ترین تلاش بشر برای درک جهان تغییر داد. پیش از کوهن دیدگاه ما درباره‌ی علم تحت سلطه‌ی ایده‌های فلسفی در مورد چگونگی تحول آن بود («روش علمی») که به همراه روایتی قهرمانانه از پیشرفت علمی به عنوان «افزودن حقایق جدید به مجموعه‌ی حقایق قدیمی، نزدیک‌تر کردن تقریب نظریات به واقعیت، و در موارد عجیب تصحیح اشتباهات گذشته» در هم آمیخته بود (علم رمانتیک، تحت تاثیر مکتب رمانتیسم). به عبارت دیگر پیش از کوهن ما تفسیر ویگ را از تاریخ علم داشتیم، که در آن محققان، نظریه‌پردازان و آزمایشگران گذشته در یک راهپیمایی طولانی، اگر نه به سوی حقیقت، دست‌کم به سوی درک بیشتر و بیشتر جهان طبیعی، درگیر بودند. نسخه‌ی کوهن از چگونگی تحول علم به طور چشمگیری با نسخه‌ی ویگ متفاوت بود. هنگامی که نگاه معمولی شاهد پیشرفت یکنواخت و تجمعی بود، کوهن ناپیوستگی‌ها را مشاهده کرد. پیشرفت علمی به صورت مجموعه‌ای از فازهای متناوب «عادی» و «انقلابی». این واقعیت که نسخه‌ی کوهن امروزه امری قابل‌توجه به نظر نمی‌رسد به نوعی بزرگ‌ترین معیار موفقیت اوست.
مواجهه‌ی کوهن با کار علمی ارسطو تبدیل به نقطه‌ی شروعی برای تغییر زندگی و شغل او شد. آنچه کوهن با آن روبرو شد، ضعف اصلی تفسیر ویگ از تاریخ بود. طبق استانداردهای فیزیک امروزی ارسطو یک احمق به نظر می‌رسد. با این حال می‌دانیم که او احمق نبود. ما برای درک توسعه‌ی علمی باید چارچوب‌های فکری که دانشمندان در آن کار می‌کنند را درک کنیم. این بینش، موتور پیشران کتاب بزرگ کوهن است.
ادعای محوری کوهن این است که مطالعه‌ی دقیق تاریخ علم نشان می‌دهد توسعه در هر زمینه‌ی علمی از طریق یک سری از فازها با الگویی مشخص رخ می‌دهد. او اولین فاز را علم عادی نامید. در این فاز جامعه‌ای از محققان که چارچوب فکری مشترکی دارند، -به نام پارادایم- درگیر حل پازل‌هایی می‌شوند که به دلیل اختلافات (ناهنجاری‌ها) بین آنچه پارادایم پیش‌بینی می‌کند و آنچه با مشاهده یا آزمایش آشکار می‌شود، به وجود می‌آیند. اغلب اوقات ناهنجاری‌ها با تغییرات تدریجی که در پارادایم ایجاد می‌شود یا با کشف خطای مشاهده و آزمایش حل می‌شوند. مشکل اینجاست که در دوره‌های طولانی‌تر نابهنجاری‌های حل‌نشده انباشته می‌شوند و به نقطه‌ای می‌رسند که دانشمندان شروع به زیر سوال بردن خود پارادایم می‌کنند. در این مرحله این حوزه وارد دوره‌ای از بحران می‌شود. در پایان بحران با تغییری انقلابی در جهان‌بینی حل می‌شود و پارادایمی جدید جایگزین قبلی می‌شود. پس از این تغییر پارادایم حوزه‌ی علمی بر اساس چارچوب جدید به علم عادی بازمی‌گردد و این چرخه ادامه پیدا می‌کند.
ترجمه و تغییر از گاردین