类比推理的基本原理可以用下列模式来表示：
A对象具有属性a、b、c，另有属性d，
B对象具有属性a、b、c，
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所以，B对象具有属性d。
上述的“A”、“B”是指不同的对象：或是指不同的个体对象，比如地球与太阳；或是指不同的两类对象，比如植物类与动物类；或是指不同的领域，比如宏观世界与微观世界。类比推理的应用场合是多种多样的，有时也可以把某类的个体对象与另—类对象进行类比，例如，为了弄清某种新药物在人类身上的效用和反应如何，往往是用某类动物个体来做试验，然后通过类比求得答案。
类比的结论是或然的。类比的结论之所以具有或然性主要是由于以下两方面的原因；一方面是因为对象之间不仅具有相同性，而且具有差异性。就是说，A，B两对象尽管在一系列属性（a、b、c）上是相似的，但由于它们是不同的两个对象，总还有某些属性是不同的。如果d属性恰好是A对象异于B对象的特殊性，那么我们作出B刘象也具有d属性的结论，便是错误的。例如，地球与火星尽管它们在一系列属性上是相似的（太阳系的行星，存在着大气层，适于生命存在的温度等等），但是地球上有生物，能不能说火星上也有生物呢?不能，因为火星还有不同于地球的特殊性。航天科学考察表明，火星上并未发现什么生物。另一方面，对象中并存的许多属性，有些是对象的固有属性，有些是对象的偶有属性。比如，血液循环是人体的固有属性，而吃了鸡蛋产生过敏反应，这是个别人身上的偶有属性。如果作出类推的d属性是某一对象的偶有属性，那么另一对象很可能就不具有d属性。
类比，作为一种推理方法，它是通过比较不同对象或不同领域之间的某些属性相似，从而推导出另—属性也相似。它既不同于演绎推理从一般推导到个别，也不同于归纳推理从个别推导到一般，而是从特定的对象或领域推导到另一特定对象或领域的推理方法。
尽管类比推理可以在某类个体对象与另一类对象之间进行，但是类比推理却不能在某类与该类所属的个别对象之间进行。如果以为类比推理是归纳推理和演绎推理的压缩，那就错了。类比推理只能在两个不同对象或不同领域中进行过渡。
有人以为存在着这样一种类比推理：
S类的某一个体具有属性a，b、c、d。
S类具有属性a、b、c。
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所以，S类具有属性d。
这种观点是错误的，因为这是凭主观想象用类比推理的模式去描述了 一个实际上是归纳概括的逻辑过程。诚然，无论是归纳推理还是类比推理都是已有知识的外推和扩展。但是不能因此而混淆了两种推理方法之间的根本区别：归纳推理是从个别（特殊）概括到一般，而类比推理是从某一特定的对象或领域外推到另一个不同的特定的对象或不同的领域。
还有人认为有这样一种类比推理：
S类对象具有属性a、b、c、d。
S类的某一个体对象具有属性a、b、c。
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所以，S类的某一个体对象具有属性d。
这种观点同样也是错误的，因为这是凭主观想象用类比推理的模式去描述了一个实际上是演绎的逻辑过程，演绎推理是从一般推出个别（特殊），而类比却是从某一特定对象或领域外推到另一个特定对象或领域的。这种根本区别不能混淆。 在自然科学发展史上，无论古代、近代，还是现代，类比在科学发现中是一种被普遍应用的方法。类比方法的应用是随着科学思维水平的提高而不断发展的。这种发展具体表现在：从简单到复杂，从静态到动态，从定性到定量的发展。
古代的许多科学家，为了认识某个事物所具有的性质，往往采取将这个事物与已知事物作出定性类比，即两者具有相类似的许多性质，从而推想这两个事物还具有其他类似的性质。例如，中国古代的科学家宋应星，为了认识声音的传播，他在《论气·气势篇》中说：“物之冲气也，如其激水然。……以石投水，水面迎石之位，一拳而止，而其文浪以次而开，至纵横寻文而犹而未歇，其荡气也亦是焉。”在这里，宋应星把击物的声音与投石击水的纹浪进行类比，既然水以波动方式传播开，那么声音也能以波动方式传播开。宋应星在这里正是应用定性类比，推想到声音在空气中是以波的形式传播的。
近代的科学发展使人们认识到，单靠某一事物与已知事物之间的简单的静态的性质类比，那是很不充分的，还需要从事物性质的量上进行研究，这就需要把定性类比和定量类比结合起来，例如，欧姆把电流的传导同傅利叶的热传导定理相类比。在热传导中，温差（ΔT），热量（Q）和物体的比热（c) 有协变关系，它的数学模式为：Q=cm（ΔT)
欧姆把热量和温差的协变关系通过类比推移到电流传导上去，电流（I）同热量（Q）相当；电压（U）同温差（ΔT）相当；而电导（1/R）同热容量（cm）相当，从量上考察协变关系，电传导的数学模式为：I=U·1/R。这里所运用的就是定性类比和定量类比相结合的方法。 自然科学的发展愈来愈要求使用定性类比和定量类比相结合的方法。一般说来，定性类比是定量类此的前提和条件，定量类比则是定性类比的发展和提高，科学发展首先是和定性研究分不开的，一个很有成效的定性研究，往往能够为科学的进一步发展指出方向，而后又要进行定量研究，才谈得上达到了精确的规律性认识。
由于类比是不同于演绎或归纳的一种独特的推论方法，因此它可以在归纳和演绎无能为力的地方发挥其特有的效能。为什么这么说呢？这是因为归纳、演绎和类比虽然都是推论的方法，都是从已知的前提推出结论，而且结论都要在不同程度上受到前提的制约。但是，结论受前提制约的程度是不同的，其中演绎的结论受到前提的制约最大，归纳的结论受到前提的限制次之，而类比的结论受到前提的限制最小，因此类比在科学探索中发挥的作用最大。
在科学发展的前沿阵地，由于探索性强，资料奇缺，类比的应用尤其重要。例如1963年盖尔曼和茨威格分别独立地引入夸克作为组成基本粒子的单元。他们指出，基本粒子的运动规律可以用三种不同的夸克的简单运动和相互作用来说明。由于夸克假说能对新的观察事实作出正确的预言，并能用一个简单统一的概念体系来描述丰富多彩的基本粒子，因而夸克学说具有根强的解释力，夸克却始终未被单独探测到，究竟能否观察到单独的夸克呢?对于这样一个基本问题，基本粒子物理学应该怎样研究呢？根据夸克理论模型，夸克的组合方式有两种：一种是由三个夸克和三个反夸克—起组成重子，另一种是由一个夸克和一个反夸克组成介子。如果这些重子或介子族粒中有一个在一次核碰撞中被击碎，就会形成新的粒子，但每个新粒子也仍然只能采取原有的多种夸克组成方式，即含有或者三个夸克和三个反夺克，或一个夸克和一个反夸克，而不会出现一个单个的夸克或反夸克碎片。高能物理学家注意到夸克的这种性质类似于磁性物质，因为磁铁总是具有一个N极和S极，当我们把—个条形磁铁分为两截时，也不会出现孤立的N极或S极，而成为各自有N和S极的两块磁铁，这正和介子碎片分裂时的情形完全类似。这些物理学家就将夸克与磁极进行类比，把夸克理论引向了一个新的起点。因为磁体两极的不可分性的根本原因在于磁铁的磁性是原子内部电子的圆周运动产生的，磁铁的S、N极并不是组成磁铁的“基本单元”，还有更深刻的“基本结构”——原子电流的外在形态。既然夸克和磁铁类似，那么是否夸克也有一个未知的“基本结构”?夸克具有内在的类似于“原子电流’的基本结构，这是通过类比得到的一个预测，就是这个预测开辟了一条建立夸克基本理论的新途径。虽然目前还不知道相应于夸克的“基本结构”是什么，但这种预测，对于以后物理学的研究是有重大作用的。 类比还常常被用于解释新的理论和定义，它具有助发现作用，当—新理论刚提出之时，必须通过类比用人们已熟悉的理论去说明新提出的理论和定义，这就是类比助发现作用的表现。比如，在气体运动论中，将气体分子与一大群粒子进行了类比。假定粒子服从牛顿定律并发生碰撞而没有能量损失。这种类比在关于气体行为的理论的历史发展中起了重要的作用。上例表明，新提出的理论必须与别的已知理论进行类比，它才能得以解释。在科学发现中，类比的这种助发现作用是不可忽视的。
类比与模拟实验也有密切关系。所谓模拟实验就是在客观条件受限制而不能直接考察被研究对象时，就依据类比而采用间接的模拟实验进行研究。例如，地球上的生命是怎样起源的，这一直是科学家们不解的一个谜，因为生命起源的原始状态已是时过境迁，无法直接考察了。1950年代初，米勒通过类比设计了—个生命起源的模拟实验。他在一个密封的容器里，加上了氢、氧、碳、氮等元素和甲烷、水，又模拟了风、雨、雷、电等原始大气环境。这样过了一个星期后，在容器里发现已形成了苷氨酸、甲氨酸等氨基酸。以后，别人用紫外线作能源，也得到了氨基酸。1963年，波南·佩鲁马用电子束也做了同米勒相同的实
验，形成了腺嘌呤核苷，为揭开生命起源的奥秘迈进了一大步。这些研究成果的取得，充分显示了在科学发现中以类比为逻辑基础的模拟实验的重要作用。
类比在科学实验中的作用，还表现在它是设计新的实验工具的逻辑方法。比如说，威尔逊发明观察基本粒子轨迹的云室（他由于这项发明而获得1927年的诺贝尔奖），格拉塞发明同样用途阿尔瓦雷斯液态氢浴盆等，它们的最初设计都是来自通过类比推理而得到的某种启发。
