במדע, חוק הוא הצהרה תמציתית, מילולית או מתמטית, שמסכמת תצפית ומגדירה מה יקרה בתנאים מסוימים. זו הצהרה מוסכמת אוניברסלית, ולעולם אסור שתהיה שגויה. אחרת, כל המדע המבוסס עליה יוכח כלא נכון.

לדוגמה, במקרה של תופעת הבערה, לבואזיה הוכיח את ההשערה שלו בעזרת סדרת ניסויים ואז הצהיר שהמסה של גוף נשמרת בזמן בערה. ההצהרה הפכה לאחד החוקים המפורסמים בכימיה, חוק שימור החומר, לפיו מסה היא מערכת מבודדת שלא יכולה להיווצר או להתכלות"תאוריה מדעית, בשונה מחוק, היא מודל מאחד שמספק הסבר מדוע ואיך משהו קורה. נדרשים ניסויים קפדניים ותצפיות לאורך זמן רב כדי לפתח תאוריה.

לדוגמה, חוק שימור החומר לא הסביר מדוע המסה נשארת ללא שינוי לאחר הבערה. הסבר לתופעה זו ניתן כשג'ון דלטון הציע את התאוריה האטומית. לפי התאוריה של דלטון, חומר מורכב מחלקיקים קטנים ובלתי ניתנים לחלוקה הנקראים אטומים.

מכיוון שהחלקיקים הללו יכולים רק להסתדר מחדש ואינם נוצרים או נהרסים בתגובה כימית כמו בערה, הסכום הכולל של המסה נשאר זהה. תאוריות נבחנות ומתפתחות כל הזמן לאור תצפיות חדשות. לדוגמה, התאוריה האטומית של דלטון שופרה לאחר שמדענים גילו שאוטמים ניתנים למעשה לחלוקה לניטרונים, פרוטונים ואלקטרונים.

עוד תיקונים נוספו כשגילו את הקווארקים, הבוזונים וכן הלאה. באופן כללי, השיטה המדעית מובילה מדענים משאלות ותצפיות לחוקים או תאוריות, שמתבססים על ניסויים המאמתים השערות, ומוסיפים כל התאמה נדרשת. בסופו של דבר, בעוד השערה מספקת הסבר מוגבל לתופעה, התאוריה מספקת הסבר מעמיק של התופעה שנצפתה.

חוק, לעומת זאת, פשוט מציין את התופעה.