تعريف المشكلة. يمكن تعريف المشكلة ببضع عبارات أو بمئات الكلمات. وقد يؤدي التعريف المفصل إلى فهم أفضل لها. وفي البحث التطبيقي، يشمل التعريف الشروط التي ينبغي على الحل التقيد بها. مثلًا قد يفكر صاحب مصنع آلات قص الحشيش في البحث عن أفضل وسيلة لتخفيض ضجيج المحرك شريطة ألا يؤدي ذلك إلى رفع تكلفة صنع هذه الآلات.
دراسة المعلومات المتوفرة مفتاح أنشطة عمل الباحث. يعتمد عالم الأرصاد هذا على الحاسوب للإسراع في دراسة البيانات المستخدمة في المراقبة والتنبؤ عن الأعاصير الممطرة.
دراسة المعلومات المتوفرة. قد تبدأ الدراسة بالرجوع إلى عدد من الكتب والمقالات المتعلقة بالمشكلة. وقد يُعِدُّ الباحث قائمة بالمصطلحات الرئيسية المألوفة في الموضوع، وقائمة أخرى بالمؤلفين المعروفين في هذا المجال. ثم يستعين بأمين مكتبة ليبحث في المعلومات المخزونة في الحاسوب عن مئات المقالات والبراءات التي لها صلة بالموضوع. وغالبًا ما يحصل الباحث على قائمة بعنوان كل مقالة تندرج تحت الموضوع واسم مؤلفها وخلاصتها، بعد ذلك يهتم الباحث بدراسة المقالات أو البراءات الأكثر فائدة له.
في بعض الحالات، تنطوي هذه الدراسة على وضع نماذج أو مخططات بيانية للمشكلة قد تساعد على كشف جوانب للموضوع لم تخطر له من قبل. مثلًا، توجد في الطبيعة بضعة أشياء على درجة من الكبر أو الصغر بحيث يفضل في دراستها بناء نموذج قياسي لها. وهذا ما فعله عالمان بيولوجيان هما جيمس واطسون الأمريكي، وفرانسيس هـ. ك كريك البريطاني، عندما استخدما في دراستهما المرسلات الكيميائية المتحكمة في الوراثة. ففي عام 1953م صمَم واطسون وكريك نموذجًا لجزيء على شكل حلزون مزدوج أشبه بسلم مفتول أو حبل مجدول.