16世纪以前，科学研究的经验方法主要是对自然过程的观察。英国的吉尔伯特(William Gilbert)首倡以实验的方法来探索大自然，意大利的科学家伽利略(Galilev Galilei)则为实验科学奠定了基础。英国唯物主义经验论哲学家培根(Francis Bacon)的思想对早期美国产生了巨大而又深远的影响。亨利对培根思想在美国所产生的作用持折衷态度，一方面，他不欣赏培根对以神学为中心的经院哲学进行的彻底批判，另一方面，他对培根所创立的以实验为基础的科学归纳法又很感兴趣。亨利觉得在以观察和实验为基础的“归纳哲学方面，最惹人注目的早期工作者是英国的培根和意大利的伽利略”。([6],p.93)亨利的几乎所有科学成就都是建立在观察和实验的基础之上，但他似乎对实验更感兴趣。
亨利十分推崇古希腊人在科学上的成就，但是他常常批评他们的观察是漫不经心的，说他们的所谓术语“经验”只涉及到自然观察而不包括更有效的实验方法。自然观察只能认识那些自然界直接呈现在人们面前的东西。这种观察在许多情况下，除非我们充分地作好准备，及时地注意，要不然，“它可能尚未来得及记录就消失了”。自然界发生的有些自然过程往往是一去不能复返的，人们无法对它们进行重复的观察。然而，实验则不是这样，我们一般能选择时间和地点，我们可以经常重复对于观察每一个细节所必需的现象。”([6],p.92)再者，我们还可以对实验过程进行人为的控制和干预，使自然过程简化、纯化，以便进行观察。科学实验还可以使我们观察到自然界不能自发发生的物质过程和一些无法进行直接观察的自然现象。正是基于这一认识，亨利在研究中为了观察一些现象，揭示事物的运动规律，总是不断地设计出一个又一个实验。亨利不仅认为实验是科学研究的最有效的方法之一，还把实验看作是进行科学教育的最强有力的手段。他觉得对眼睛刺激产生的印象是最深刻的，用实验来演示电和磁的特性以及它们之间的相互作用一定能使学生对电和磁获得更加明确、更加形象的认识。
在探索大自然运动规律的过程中，亨利崇尚归纳法。归纳法是根据某一类事物中许多个别事物都具有某种属性，从而推演出这类事物都具有这种属性的一般结论的推理方法，它是获得科学发现的重要手段。在科学史上，许多重要的自然科学定律都是通过归纳法获得的，亨利的绝大多数研究成果也都得益于归纳法。亨利对归纳的过程是这样描述的：在观察和实验的基础上“进行一系列猜测，亦即采用关于所研究的特殊对象的原因和规律的假说，然后从这个假说推导出逻辑的结果，再用实验和观察来检验这些结果。重复这一过程，直到假说被建立。它不仅解释了原先的现象，而且提出和第一现象相联系的一系列有关事实……假说是一种联想，它依赖于对所谈现象进行条理清楚的、合乎自然法则的类比，用来进行类比的其他现象的发生原因是知道的”。([6],p.95)由于任何个别事物都不能完全地包括在一般之中，因而由归纳法得出的结论常带有很大的或然性。对这一点，亨利十分清楚，所以他特别强调对由一般结论，即假说推导出的逻辑结果，亦即推论，要用观察和实验来进行检验。检验的结果不但增加了对一般结论可靠性的认识，同时也有可能获得新的正确命题。所以，他曾说“推论的方法是所有科学进步的基础”。([6],p.95)从亨利上面的论述中，我们可以看出，他在应用归纳方法时，是以观察和科学实验为其前提的，并强调了假说在科学发现过程中的重要作用。
在科学研究活动中，人们通过观察和实验获得感性的事实材料，然后进行整理、加工和概括，从理性思维中把握研究对象的本质和规律，达到理论认识的高度。但是，这一过程不是一下子就可以完成的，在未做进一步的实践检验之前，只能对所考察的对象提出假定性的说明和解释即为科学假说。在科学理论尚未确立以前，人们利用假说来试图说明隐藏在现象背后的本质和规律，假说再经过观察和实验的验证就上升为科学理论。在科学史上，关于假说在科学研究中的作用，是牛顿学派和笛卡尔学派争论的焦点之一。牛顿的“力戒假说”曾影响着许多后来的研究者。亨利深受牛顿的研究方法影响，崇尚归纳法，但亨利更加明确地认识到假说在科学研究中的积极作用，认为它是形成科学理论的重要手段之一。
亨利认为，在科学研究过程中发现有的事实不能为原有的理论所解释或者与原有的理论相抵触时，这说明关于这一事实的规律还没有被人们所认识，与这一事实有联系的许多未知事实都有可能服从于这一规律。亨利说：“未被解释的事实称为未解决的现象，几乎在科学的每一个分支里都能找到。有时候，它们在偶然的观察中被发现，有时候，在一些其他现象的研究过程中表现出来。它们作为一个未解决的事实被有经验的研究者所认识。当它们不能作为任何已知自然规律的结果被推出时，……由它能推导出一个普遍的定律。”([6],pp.95-96)这时候，为了完满地解释新的事实和现象，就必须提出科学假说。由于受到有限事实的局限，假说还不一定就是新的规律，但是在科学理论的形成过程中，它起着桥梁的作用。亨利强调，“科学定律可靠性的证明并不依赖于数学推导，像欧几里得从自明公理中推导出命题一样。而是依赖它的逻辑推论和实际的自然现象的一致性——不仅在程式上，而且在量度上也是一致的”。([6],p.93)假说是否可行应当由实验来验明，无论假说被证明是可行的还是不可行的，它都会使人们对事物的认识更加深入一步。怎样使假说上升为理论呢？亨利概括了这一过程：
从能解释某一事实的假说，可以得到一个能够以实验进行验证的逻辑推论。于是，研究者“对自己说，如果这一假说是可行的，我进行一个确定的实验，一个确定的结果应该产生。实验被进行，但没有结果跟随。在这种情况下，假说是不可行的，或者推论是错误的，或者实验中出现一些问题。后两种情况被检查，如果没有发现错误，那么，得出下面这样的结论是确定无疑的：假说确是不可行的，或者说，这只是一种猜测。后来，另一个假说被设想，另一个推论由之得出，一个相关的实验被进行。但仍然没有获得所期望的结果。接
