Na rozdíl od jiných věd se formální vědy nezabývají platností teorií založených na pozorování v reálném světě, ale spíše vlastnostmi formálních systémů založených na definicích a pravidlech. Metody formálních věd se však uplatňují při konstrukci a testování vědeckých modelů zabývajících se pozorovatelnou realitou.
Formální vědy začaly před formulací vědecké metody, přičemž nejstarší matematické texty se datují do roku 1800 př. n. l. (babylónská matematika), 1600 př. n. l. (egyptská matematika) a 1000 př. n. l. (indická matematika). Od té doby na různých kulturách, jako je indická, řecká a islámská matematici se hlavní příspěvky k matematice, zatímco čínština a japonština nezávisle na sobě vyvinuly své vlastní matematické tradice.
Vzhledem k tomu, že řada dalších oborů formální vědy se silně opírá o matematiku, neexistovaly, dokud se matematika nevyvinula na relativně pokročilou úroveň. Pierre de Fermat a Blaise Pascal (1654) a Christiaan Huygens (1657) zahájili nejstarší studium teorie pravděpodobnosti. Na počátku 19. století Gauss a Laplace vyvinuli matematickou teorii statistiky, která také vysvětlila použití statistiky v pojišťovnictví a vládním účetnictví. Matematická statistika byla uznána jako matematická disciplína na počátku 20. století.
V polovině dvacátého století byla matematika rozšířena a obohacena vzestupem nových matematických věd a technických oborů, jako je operační výzkum a systémové inženýrství. Tyto vědy těžily ze základního výzkumu v elektrotechnice a poté z vývoje elektrických výpočtů, které také stimulovaly teorii informací, numerickou analýzu (vědecké výpočty) a teoretickou informatiku. Teoretická informatika těží také z disciplíny matematické logiky, která zahrnovala teorii výpočtů.
Rozdíly oproti jiným formám vědy
Jedním z důvodů, proč se matematika těší zvláštní vážnosti, především ostatní vědy, je, že jeho zákony jsou naprosto jisté a nesporné, zatímco ty z jiných věd jsou do jisté míry diskutabilní a v neustálém nebezpečí, že budou svrženy nově objevená fakta.
Na rozdíl od empirických věd (přírodních, společenských) formální vědy obvykle nezahrnují empirické postupy. Někdy nepředpokládají znalost podmíněného faktu ani nepopisují reálný svět. V tomto smyslu jsou formální vědy logicky i metodologicky a priori, neboť jejich obsah a platnost jsou často nezávislé na jakýchkoli empirických postupech.
Vzhledem k jejich neeempirické povaze jsou formální vědy často chápány tak, že nastiňují množinu axiomů a definic, z nichž jsou odvozeny další výroky (věty). Jinými slovy, teorie ve formálních vědách neobsahují žádné syntetické výroky; všechny jejich výroky jsou analytické.