Kuhn naît le à Cincinnati (Ohio).
Il fait des études de physique à l'Université de Harvard. Après le doctorat en , il enseigne l'histoire des sciences en tant que professeur assistant. en , il quitte Harvard pour l'Université de Californie à Berkeley, où il obtient en une chaire de l'histoire des sciences. En en il est nommé M. Taylor Pyne Professor à l'Université de Princeton. En en , il revient à Boston, au MIT. en il y est nommé Laurence S. Rockefeller Professor, enseignant jusque en .
Kuhn critique de Karl R. Popper. Il montre que, dans l'histoire, les théories scientifiques ne sont pas rejetées dès qu'elles ont été réfutées, mais seulement quand elles ont pu être remplacées. Ce remplacement est un phénomène "social" qui engage une communauté de chercheurs, en accord sur un agenda centré sur l'explication de certains phénomènes ou de certaines expériences. Cette communauté est dotée d'une structure qui lui est propre (conférences, publications). Il n'est pas rare dans l'histoire que plusieurs écoles coexistent dans une relation d'opposition et d'ignorance réciproque relatives.
Kuhn est le promoteur du concept de "paradigme", modèle théorique de pensée qui oriente la réflexion et la recherche scientifique à un moment donné (ex : théorie de la gravitation universelle d'Isaac Newton, qui est ensuite remplacée par la théorie de la relativité d'Albert Einstein). La science peut être dans une période calme où le paradigme est admis par presque tous : les expériences ne font que nourrir le paradigme existant. Lorsque les insuffisances du paradigme en cours deviennent de plus en plus évidentes, et qu'un paradigme de remplacement se dessine, il se produit un changement brutal de paradigme : une "révolution scientifique".
La thèse de Kuhn a été contestée sur deux points :
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