在科学统一何以可能的问题上，存在着还原主义与非还原主义的两种回答。
　　在早期对科学统一的探索中，维也纳学派企图将所有学科的描述语言翻译为某种统一的语言，为此，他们先后提出了使用现象语言和物理语言作为统一的语言。但是现象语言不具有主观间性，物理语言如果作为科学语言的标准，又显得过于狭隘，维也纳学派的科学语言统一方案存在着缺陷。
　　二战之后，奥本海姆和普特南提出，理论的还原是实现科学统一（其中包括最弱意义上的科学语言的统一）的一种最基本的方式。由此，逻辑经验主义开始从理论还原的角度来看科学统一。经典的还原主义从维也纳学派那里继承了语言的可翻译性思想，强调还原必须满足的一个形式条件是“可推导条件”，即能从基础科学的理论中逻辑的推导出从属科学的理论。除此以外，他们还提出了理论还原的另外一个形式条件——“可连接性”，即要能建立起沟通基础科学和从属科学之间异质描述的桥接规律。
　　理论还原受到了许多批评，其中有来自历史主义学派的批评，例如费耶阿本德就认为还原主义的两个预设:可推演性和意义不变是不成立的。而生物哲学中的研究则表明，内格尔的还原条件在很多情况下，是不可能达到的，例如微观的多重实现问题和语境敏感问题，使得建立桥接原理在理论上几乎不可能。
　　因此，非还原主义也提出自己的统一模型:科学统一并不是建立在理论的还原之上，而是建立在域与域，或者理论层级与层级间的相互依存相互影响上，统一只是一种程度问题。这种相互依存是通过域际理论或综合层级理论为不同的科学域和理论间搭起联系的桥梁的方式。具体来说，两个被联系在一起的域，会有部分—整体、结构——功能和因果关系。只要满足相关条件，则可以被看做是非还原的统一:一个科学域（或低层次理论）为其他域（或高层次理论）提供了假定的实体;为其他域（其他层次的理论）提供了相应的解释框架;某些域的研究为另一些域提供方法和理论上的帮助，从而激发另一些域产生富有成果的研究;某些域的研究能证实一些其他域的研究;科学统一仍然是具有启发性的科学研究纲领。
　　通过考察科学史上的例子——经典力学理论建立之后，声、光、电磁、热等域纷纷围绕力学域建立起域际关系，进而实现近代物理学的统一。这可以表明，科学统一可以建立在非还原的关系上。
　　牛顿理论的综合的意义并不在于把过去的一些理论兼容并包起来，建立一个能解释更多经验现象的体系的意义。而在于，经典力学为促进了力学的发展和成熟，它作为一个范例，为其他临近的科学域，比如声学、电磁学、光学和热学域找到了一种分析的方法和解释的框架——力学的解释框架，甚至还有共同的物理本质过程假设。正是这些因素，使得各种域在力学域的成熟之后，也先后在与力学域的交互作用中发展成熟，促进一个更大的域——物理学域的统一。使得物理学之所以成为自然科学学科中最早成熟、最规范、甚至说最统一的学科。