Selon Feyerabend, la science peut être considérée comme anarchiste par essence, soucieuse de son propre mythe, et prétendant à la vérité au-delà de ce que lui permettent ses capacités réelles. Qu'Aristote ait été défendu contre Galilée ou Pouchet contre Pasteur ne relève que d'une controverse scientifique normale, mais que les constatations de Darwin sur la marche de la nature soient interprétées comme prescriptions pour un ordre social n'a plus de rapport avec la science elle-même (voir l'article Culte du cargo).
Il estime condescendante l'attitude de nombreux scientifiques envers d'autres modes de pensée et de connaissance. Il rappelle entre autres que les opinions négatives sur l'astrologie ou sur l'effectivité des danses de la pluie n'ont pas fait l'objet de réfutations scientifiques, et que le refus de ces phénomènes ne relevait donc plus du rationnel. Pour lui, la science devenait une idéologie répressive après avoir été un mouvement initialement libérateur. Feyerabend pensait utile pour une société moderne de se libérer d'une vision uniquement causale du monde, comme elle l'avait fait des idéologies finalistes.
Contestant l'idée de méthode scientifique universelle, Feyerabend affirme déplacée la position dévolue aux sciences dans les sociétés occidentales, et donc le scientisme. Puisque les scientifiques ne peuvent parvenir à adopter un point de vue universel qui garantirait la qualité de leurs observations, il n'y a pas pour lui de raison que les assertions de la science soient privilégiées par rapport à celles d'autres idéologies comme les religions. On ne pourrait donc juger les autres idéologies à partir des visions de la science du moment. En outre, les grands succès scientifiques ont historiquement comportés des éléments non scientifiques. L'inspiration du scientifique lui vient au moins en bonne partie du mythique ou du religieux.
En se basant sur cette argumentation, Feyerabend prône alors la séparation de la science et de l'État, de la même façon que la religion et la société sont séparées dans les sociétés modernes séculières. Il envisage "une société libre" dans laquelle "toutes les traditions auraient les mêmes droits et le même accès au pouvoir". Par exemple, les parents devraient avoir le droit de déterminer le contexte idéologique de l'éducation de leurs enfants, au lieu de n'avoir que des options limitées par la science. Feyerabend va jusqu'à suggérer que la science devrait également être soumise à un contrôle démocratique: non seulement les domaines de recherche devraient être déterminés par des élections populaires, mais les suppositions et les conclusions de la science devraient également être supervisées par des comités populaires. Il pensait que les citoyens devraient se servir de leurs propres principes lorsqu'ils seraient amenés à prendre des décisions sur ces problèmes; l'idée qu'une décision doit être rationnelle est selon lui élitiste, car elle suppose que les philosophes ou les scientifiques sont en mesure de déterminer les critères en vertu desquels les hommes devraient prendre leurs décisions. Or eux aussi sont faillibles, et ont leurs préjugés, qui ne doivent parfois justement rien à la science (thème de son ouvrage Adieu, la Raison). Lyssenko ou le créationnisme, sans être nommément cités, ne sont alors pas loin.
Dans ses livres Contre la méthode et Science in a Free Society ("La science dans une société libre", non encore traduit en français), Feyerabend a défendu l'idée qu'il n'existe pas de règles méthodologiques immuables dont les scientifiques devraient toujours se servir, et qui garantiraient de façon incontestable la validité de leurs recherches. Il a reproché à une telle méthodologie prescriptive de limiter le champ d'activité des scientifiques et de restreindre par là-même le progrès scientifique. Selon lui, une "dose" d'anarchisme méthodologique ne pourrait être que profitable à la science.
La position de Feyerabend est généralement perçue comme radicale en philosophie des sciences, car elle implique que la philosophie ne parviendra jamais à donner une description intégrale de la science, ni à déterminer une méthode qui permette de différencier les produits de la science d'entités non scientifiques comme les mythes. Elle implique également que les prescriptions de la philosophie quant à la façon de faire la science doivent être ignorées par les scientifiques, s'ils visent le progrès en science.
Pour soutenir cette idée que les règles méthodologiques ne contribuent généralement pas au succès scientifique, Feyerabend prend notamment l'exemple de la révolution copernicienne et montre que les règles prescriptives de la philosophie des sciences ont toutes été violées lors de cet épisode de l'histoire des sciences. Il va même jusqu'à affirmer que l'application de ces règles en de telles situations eût au contraire empêché toute révolution scientifique.
Feyerabend attaque aussi un des critères traditionnels de l'évaluation des théories scientifiques, celui de la compatibilité. Il tente de montrer que cet impératif de compatibilité des nouvelles théories avec les anciennes donne un avantage déraisonnable aux théories déjà instituées. Selon lui, le fait qu'une nouvelle théorie soit compatible avec une autre couvrant le même champ de recherche n'augmente en aucun cas sa validité. Il entend par là que choisir entre deux théories d'une même économie pour l'explication des phénomènes celle qui est la plus compatible avec la théorie ancienne et réfutée (falsified), c'est faire un choix d'ordre esthétique plus que rationnel. La familiarité d'une telle théorie la rendra en outre plus attirante pour les scientifiques, qui n'auront pas à remettre en question leurs préjugés. En cela, cette théorie possède un avantage déraisonnable et injuste.
Feyerabend a également opéré une critique du falsificationnisme poppérien. Il lui objecta qu'aucune théorie intéressante ne serait jamais en accord avec tous les faits. Cela va à l'encontre d'un falsificationnisme naïf qui consisterait à dire que toute théorie scientifique devrait être rejetée dès lors qu'elle ne serait pas compatible avec tous les faits connus. Feyerabend prend l'exemple de la renormalisation en mécanique quantique : « Cette procédure consiste à rayer les résultats de certains calculs et à les remplacer par une description de ce qui est observé empiriquement. On admet ainsi, implicitement, que la théorie est sujette à caution, en la formulant d'une manière qui implique qu'un nouveau principe a été découvert » (Contre la méthode). Feyerabend n'entend pas ici se moquer de la façon dont les scientifiques procèdent. Il ne dit pas que les scientifiques ne devraient pas se servir de la renormalisation ou de quelconques hypothèses ad hoc. Au contraire, il affirme que de telles méthodes sont nécessaires au progrès de la science pour plusieurs raisons. L'une d'entre elles est que le progrès de la science est inégal. Feyerabend explique par exemple qu'au temps de Galilée, l'optique ne rendait pas compte de phénomènes qui pourtant pouvaient être observés par les télescopes. Les astronomes qui se servaient des observations des télescopes avaient déjà recours à des hypothèses ad hoc jusqu'à ce qu'ils puissent justifier leurs suppositions grâce à la théorie optique.
Feyerabend a également critiqué toute attitude consistant à juger la qualité des théories scientifiques en les comparant avec les faits connus. Il pensait que les théories précédentes pouvaient influer sur l'interprétation des phénomènes observés. Les scientifiques se servent d'interprétations naturelles, c'est-à-dire d'idées "si étroitement liées aux observations qu'il faut faire un effort spécial pour en prendre conscience", lorsqu'ils comparent les théories scientifiques aux faits qu'ils observent. De telles interprétations doivent être modifiées si l'on veut rendre la nouvelle théorie compatible avec les observations. Feyerabend prenait pour exemple principal de ces interprétations naturelles des phénomènes l'argument de la tour. L'argument de la tour, en effet, constituait l'objection majeure à la théorie tentant de démontrer que la terre tourne. Les aristotéliciens pensaient que le fait qu'une pierre tombant d'une tour atterrisse juste devant la tour prouve que la terre est immobile. Ils pensaient que si la terre effectuait une rotation pendant que la pierre tombait, celle-ci aurait atterri derrière la tour. Si la terre tournait les objets ne tomberaient pas à la verticale mais en diagonale, selon eux. Comme cela ne se produit pas dans le monde physique, les Aristotéliciens en inféraient l'immobilité de la terre. La théorie de Copernic semble bien être réfutée par le fait que les objets tombent verticalement sur terre. Il a donc fallu réinterpréter cette observation pour la rendre compatible avec la théorie de Copernic. Si Galilée a réussi à le faire, ce n'est qu'en se servant d'hypothèses ad hoc et en procédant contre-inductivement. Les hypothèses ont de fait chez Feyerabend un rôle positif: elles permettent de rendre une théorie temporairement compatible avec les faits, en attendant que la théorie à défendre puisse être soutenue par d'autres théories.
Toutes ces remarques tentent de justifier l'introduction de théories qui ne sont pas à première vue compatibles avec les faits bien établis. Au-delà, elles rendent nécessaire un pluralisme méthodologique qui implique de faire des comparaisons entre les théories pour améliorer l'articulation de ces théories. De cette façon, le pluralisme scientifique renouvellerait le pouvoir critique de la science. Ainsi, Feyerabend propose que la science ne procède plus par induction, mais bien plutôt par contre-induction.
Selon Feyerabend, les théories nouvelles ne sont jamais acceptées pour avoir respecté une démarche scientifique, mais parce que ceux qui la soutenaient se sont servis de toutes les astuces possibles -qu'elles consistent dans des arguments rationnels, des artifices rhétoriques ou dans de la pure propagande- pour faire avancer leur cause. Dès lors, la seule approche qui ne nuit pas au progrès est "tout est bon" (anything goes). "'Tout est bon' n'est pas un principe que je voudrais ériger… ", dit Feyerabend en 1975, "mais l'exclamation terrifiée d'un rationaliste qui s'est intéressé de plus près à l'histoire."
Feyerabend pensait également que l'incommensurabilité des théories, c'est-à-dire le fait de ne pouvoir comparer directement les théories parce qu'elles sont basées sur des suppositions incompatibles, pourrait également empêcher l'utilisation de critères généraux pour définir la qualité de théories scientifiques. Il n'est pas de théorie supérieure à une autre, puisque en aucun cas les théories scientifiques n'appréhendent le réel à partir des mêmes axes, selon lui.
Dans Contre la méthode Feyerabend a déclaré que la philosophie des programmes de recherche de Imre Lakatos consistait en réalité dans de "l'anarchisme déguisé", parce qu'il prétend ne pas donner de directives aux scientifiques. Feyerabend a d'ailleurs dédicacé Contre la méthode à « Imre Lakatos : mon ami, et frère en anarchisme ».