Un cercetător de știință este un profesionist științific specializat în cercetarea de laborator. Alți oameni de știință sunt implicați în aplicații specifice pentru ramurile lor specifice ale științei. De exemplu, majoritatea oamenilor de știință implicați în imagistica prin rezonanță magnetică (IRM) se ocupă de întreținerea unor astfel de dispozitive și de analizarea datelor despre pacienți individuali. Un om de știință în cercetare RMN, prin contrast, s-ar putea concentra pe toate datele pacientului RMN în încercarea de a îmbunătăți designul dispozitivului sau de a căuta tendințe la anumite tipuri de pacienți. Oamenii de știință de cercetare lucrează în domenii specifice de cunoaștere și se regăsesc în toate domeniile științei.
Cercetatorul reprezintă imaginea clasică a omului de știință, purtând o haină albă de laborator și lucrând într-un laborator steril, examinând probe la microscop. Aceasta este, desigur, o generalizare; mulți cercetători nu lucrează într-un astfel de mediu, în timp ce alții vor sta multe ore într-un astfel de laborator. Multe dintre marile minți științifice ale istoriei au fost cercetători. Isaac Newton, Marie Curie și Jonas Salk se potrivesc cu toții definiției moderne a unui cercetător de știință, deși este posibil să fi avut titluri profesionale diferite. Albert Einstein, la fel ca mulți oameni de știință, a fost profesor de facultate și teoretician pe lângă munca sa în domeniul cercetării științifice.
Cercetătorii planifică și efectuează experimente, de multe ori dacă este necesar, și adună informațiile rezultate, numite date. Prin examinarea atentă a datelor și compararea cu experimente similare sau cunoștințe stabilite, ei caută conexiuni și relații care este posibil să nu fi fost observate anterior. De exemplu, expunerea animalelor de testat la anumite substanțe chimice și apoi observarea cu atenție a sănătății animalelor timp de zile sau săptămâni poate dezvălui toxine sau agenți cancerigeni care nu erau cunoscuți anterior.
Oamenii de știință de cercetare pot compara datele cu colegii lor din diferite locații sau chiar cu studii efectuate în domenii aparent neînrudite. Munca cercetătorului poate părea plictisitoare și repetitivă, dar rezultatele pot include progrese vitale în domenii precum medicina, chimia și știința mediului. Cei care și-au avansat semnificativ în domeniile lor pot fi recompensați cu granturi de cercetare, publicații de carte sau chiar premii de merit, cum ar fi Premiul Nobel.
Din ce în ce mai mult, munca cercetătorului implică analiza computerizată a datelor. Calculatoarele pot crește foarte mult eficiența unei astfel de lucrări, descoperind tendințe și conexiuni ascunse care ar fi durat mult mai mult sau ar fi evitat descoperirea altfel. Cei care lucrează în medii academice își pot prezenta constatările ca lucrări de cercetare independente sau articole în publicații științifice. Cercetătorii din industria privată ar putea fi obligați să-și împărtășească descoperirile numai cu angajatorii lor.