Dans les Règles pour la direction de l'esprit (1629), Descartes expose son intention d'orienter les études de façon que l'esprit porte des « jugements solides et vrais » (première règle).
Il y a nécessité d'élaborer une méthode pour parvenir à la recherche de la vérité, car la méthode est « la voie que l'esprit doit suivre pour atteindre la vérité. » (règle quatrième). Les principes de la méthode sont innés en nous, et valables pour conduire sa raison en ordre vers la vérité, et cela dans toutes les sciences.
Descartes revient sur ce qui est immédiatement évident, à savoir la condition de la connaissance. Il existe donc pour Descartes des propositions simples qui, dès qu'elles sont pensées, sont tenues pour vraies : rien ne produit rien, une seule et même chose ne peut à la fois être et ne pas être, etc. Ces propositions ne sont pourtant pas données, elles s'appuient sur des cas généraux, mais sont saisies en tant que telle par la pensée. C'est au moyen d'une intuition que la pensée saisit de façon évidente les éléments les plus simples, c'est-à-dire les principes (règle cinquième).
Descartes passe en revue les moyens d’accès à la connaissance, indiquant dans la huitième règle :
Pour parvenir à la certitude, tout doit être reconstruit ; Descartes va ainsi s'efforcer de bâtir la science en un fonds qui soit tout à lui. Mais la première condition pour bâtir l'édifice des sciences certaines, c'est que l'esprit se crée ses propres instruments, au lieu d'emprunter à autrui des outils dont il n'a pas éprouvé la rigueur. Quelqu'un qui veut exercer l'art de forgeron sans encore en avoir les outils, devra se forger pour son usage avec les moyens de la nature les outils dont il a besoin. Cet instrument que se forge lui-même l'esprit, ce sont les règles de la méthode.
Il faut se servir de « toutes les ressources de l’intelligence, de l’imagination, des sens, de la mémoire, pour avoir une intuition distincte des propositions simples » (règle douzième).
La méthode sera pour Descartes le point de départ de toute philosophie, car elle « prépare notre entendement pour juger en perfection de la vérité et nous apprend à régler nos volontés en distinguant les choses bonnes d'avec les mauvaises. ». La grande préoccupation de Descartes est ainsi d'atteindre la certitude. C'est pourquoi il se méfie des connaissances qui viennent des sens et des livres, car ce ne sont là que des certitudes paresseuses, quand il ne s'agit pas seulement de probabilité, et, par ce moyen, nous ne pouvons trouver la vérité que par hasard et non par méthode.
Quand Descartes commence à s'intéresser aux sciences, la domination de l'aristotélisme est discutée.
Il y a au XVIIe siècle une influence des courants philosophiques du stoïcisme, de l'augustinisme et du scepticisme – plus particulièrement en ce qui a trait à l'influence de Montaigne, qui constitue à cet égard une figure représentative du doute et du scepticisme qui anime l'époque. Le doute sceptique est une question qui intéresse son siècle : on a conscience de ne pas posséder une vérité indubitable, surtout dans le domaine des mœurs et des opinions, mais on la cherche : le cheminement vers le doute s'oriente vers la vérité. Les idées de la fraternité de Rose-Croix étaient aussi très répandues en Allemagne et en France autour des années 1620.
Par ailleurs, la controverse ptoléméo-copernicienne sur les deux systèmes du monde (géocentrisme vs héliocentrisme) fait rage dans le milieu scientifique et religieux (voir révolution copernicienne). Les thèses héliocentriques font leur chemin. Elles remettent en cause certains fondements de la religion chrétienne : en effet quelques passages cosmologiques de la Bible, interprétés littéralement, laissent entendre que la Terre est immobile. Les systèmes d'Aristote et de Ptolémée décrivaient aussi la Terre fixe au centre de l'univers. Il n'est pas possible de débattre tout-à-fait librement de l'héliocentrisme depuis l'interdiction de 1616 par l'Église. Galilée, célèbre partisan de la doctrine héliocentrique, après avoir convaincu une partie des autorités de l'Église, est finalement condamné à l'emprisonnement en 1633 par un tribunal ecclésiastique. Son ami le pape Urbain VIII commue sa peine en assignation à résidence.
Descartes avait écrit en 1632-1633 un traité du monde et de la lumière, dans lequel il défendait la thèse de l'héliocentrisme. Descartes apprit en 1633 la condamnation de Galilée, puis il reçut en 1634 de son ami Beeckman le dialogue sur les deux grands systèmes du monde, le livre qui valut à Galilée sa condamnation. C'est la raison pour laquelle, par sincère soumission aux autorités ecclésiastiques, il renonça à publier son traité du monde et de la lumière. Pensant que Galilée avait manqué de méthode pour défendre la thèse de l'héliocentrisme, il préféra s'orienter vers une carrière philosophique.
Avec Descartes, les outils mathématiques permettent le développement d'une science nouvelle, la dynamique, issue de l'astronomie et de la physique. Les sciences deviennent des disciplines autonomes qui se passent de la métaphysique. L'école scolastique a manqué sur les questions d'observation, elle est discréditée. C'est la révolution copernicienne.
Descartes, avide de connaissances, s'interrogea sur la place de la science dans la connaissance humaine. Il approuvait le projet de Galilée de rendre compte de la nature en langage mathématique, mais il lui reprochait son manque de méthode, d'ordre, et d'unité. Toute la philosophie cartésienne aura pour préoccupation constante de ramener l'étude d'objets particuliers à quelques principes premiers, dont le fameux cogito.
Dans son ouvrage sur les Règles pour la direction de l'esprit (1629), Descartes avait fait l'inventaire de nos moyens de connaître, et avait privilégié l'intuition et la déduction, sans négliger l'imagination et la mémoire (règle douzième).
Après le procès de Galilée, le projet philosophique de Descartes se présente alors en trois étapes principales correspondant aux trois œuvres suivantes :
Le discours de la méthode (1637)
Descartes commença donc par élaborer une méthode qu'il voulait universelle, aspirant à étendre la certitude mathématique à l'ensemble du savoir, et espérant ainsi fonder une mathesis universalis, une mathématique universelle. C'est l'objet du Discours de la méthode (1637). Il affirme ainsi que l'univers dans son ensemble (mis à part l'esprit qui est d'une autre nature que le corps) est susceptible d'une interprétation mathématique. Tous les phénomènes doivent pouvoir s'expliquer par des raisons mathématiques, c'est-à-dire par des figures et des mouvements conformément à des « lois ».
Descartes juge la méthode scolastique, inspirée de l'Antiquité et de la tradition judéo-chrétienne, comme trop « spéculative », déclarant dans le discours de la méthode (sixième partie) :
Les méditations sur la philosophie première (1641)
Mais il sentira la nécessité d'un fondement métaphysique pour la connaissance, fondement lié à la théologie qui permettrait d'affermir la religion. La métaphysique cartésienne, qu'il expose dans les méditations sur la philosophie première (1641), a ainsi une double fonction, et le but serait atteint si l'on met en évidence les principes premiers dont on peut déduire tout le reste : le cogito.
Toutefois, dans les méditations, Descartes semble montrer des réticences à s'étendre sur la notion scolastique de substance, qui se trouve pourtant au cœur de la métaphysique. Cette notion ne sera vraiment abordée par Descartes que dans les Principes de la philosophie.
Les Principes de la philosophie (1644)
La métaphysique cartésienne devient le point de départ de toutes les connaissances jusqu'à la morale qui en est le fruit. Dans les Principes de la philosophie (1644), Descartes compare la philosophie à « un arbre, dont les racines sont la métaphysique, le tronc la physique, et les branches toutes les autres sciences, les principales étant la mécanique, la médecine et la morale… »
Le projet cartésien s'inscrit donc dans une conception morale de la recherche de la vérité :