Doctrina epistemológica según la cual las teorías científicas no son ni verdaderas ni falsas, sino simples instrumentos para la predicción. Es la visión de la ciencia directamente opuesta al realismo, que sostiene que la ciencia ofrece explicaciones objetivas y verdaderas de la realidad. Teóricamente, la razón de que la ciencia no pueda ser una descripción verídica de la realidad procede de la distinción que debe hacerse entre conceptos observacionales y teóricos; con los primeros puede hacerse una verdadera descripción del mundo real, mientras que los segundos son simples ficciones útiles para efectuar cálculos con comodidad. Andreas Osiander y el cardenal Bellarmino han sido instrumentalistas famosos en la historia de la ciencia; el primero por el prólogo, no aceptado por Copérnico, a la obra de este último, De Revolutionibus, (1453), en el que señalaba que las hipótesis copernicanas «ni eran verdaderas ni siquiera verosímiles» (ver cita), mientras que Bellarmino elogiaba a Galileo por el hecho de hablar, según él, sólo hipotéticamente y para salvar los fenómenos (ver cita). El instrumentalismo de esta época suponía que sólo la religiosa era la auténtica verdad. Georg Berkeley, filósofo empirista irlandés, mantiene una postura parecida, al sostener la tesis de que sólo las mentes (y, en última instancia, Dios) son verdaderas causas, mientras que las leyes físicas -incluida la de la gravitación universal de Newton- son meras hipótesis matemáticas, útiles para calcular. Ernst Mach, físico, matemático y filósofo de la ciencia, sostuvo también que las teorías, y los conceptos teóricos, son meros instrumentos útiles, pero que no son necesariamente verdaderos. Parece que los planteamientos de Pierre Duhem, epistemólogo francés e historiador de las ciencias, para quien la finalidad de las teorías físicas no es otra que la de «salvar los fenómenos» o las apariencias, deben interpretarse a modo de ficciones matemáticas, dentro de un convencionalismo cercano al de Poincaré, aunque crítico con él, y sobre todo como crítica y oposición radical a un realismo ingenuo en general, más que como afirmaciones meramente instrumentalistas. En cambio, John Dewey califica de instrumentalismo a su propia filosofía, una versión del pragmatismo, y sostiene que las teorías científicas, igual que las ideas, son instrumentos de investigación, y en calidad de tales no tiene sentido decir de ellas que sean verdaderas o falsas.
Estas posturas de instrumentalismo clásico pueden llamarse ingenuas o convencionales, y derivan de una tajante distinción entre conceptos teóricos y observacionales. En la filosofía de la ciencia actual, hay autores que, sosteniendo que tal distinción es simplemente una ficción y que el lenguaje experimental está cargado de teoría, defienden un «instrumentalismo radical», que se caracteriza por no admitir una relación directa entre una teoría y una descripción del mundo real y que una teoría sea un intento de explicar cómo es realmente el mundo. Según Alan F. Chalmers, este instrumentalismo radical puede utilizar muchas de las ideas de Popper, Lakatos, Feyerabend y Kuhn. Según Karl R. Popper, se puede decir que las teorías son instrumentos, pero sobre todo son conjeturas sobre cómo es el mundo, que se someten a constante contrastación.
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