In 28 beknopte hoofdstukken neemt topauteur Susan Wise Bauer de lezer mee van de vroegste wetenschappelijke teksten van Hippocrates, Plato en Aristoteles tot aan twintigste-eeuwse klassiekers in het domein van geologie, biologie en kosmologie, met onder andere verwijzingen naar de werken van Einstein, Schrödinger en Dawkins. De hoofdstukken zijn los te lezen of in chronologische volgorde. In elk hoofdstuk wordt aan de hand van een of meer klassieke wetenschappelijke werken het leven en onderzoek van verschillende wetenschappers uitgebreid toegelicht. In de eerste twee delen van het boek richt Susan Wise Bauer zich op het ontstaan van de wetenschap en op de ontwikkelingsgeschiedenis van de wetenschappelijke methode. In de drie slotdelen van Het verhaal van de wetenschap komt de ontwikkeling aan bod van de aardwetenschappen, de biologie en evolutieleer, en de kosmologie (inclusief relativiteitstheorie, kwantumfysica en chaostheorie).