在认识论方面，休谟很多方面和洛克都是相似的，他们都同意人的一切知识都来源于经验。只不过，洛克把经验的对象称为观念，而休谟把它们称为知觉。
就人类理性研究的全部对象来说，只有两种，一种是关系，比如数学，勾股定理阐述的就是直角三角形三条边的关系，这种知识是确定的，不需要以现实中的事物作为依据，况且现实中也没有绝对的三角形存在；另外一种就是事实，这种知识的确定性不如前一种，因为事实的反面总是可能的，我们不能因为见到所有天鹅都是白色的就断定天鹅一定是白色的。
但是这种知识也不是完全不可靠，比如我们总能发现用手指触摸火焰会被烧伤，那么我们就有理由相信当我们再次去触碰火焰时，我们还会被烧伤，这样就能帮助我们在生活中回避一些危险。
那么这种知识的基础是什么呢？
是因果律。我们在观察到无数次触碰火焰和被烧伤两个事件总是先后出现的时候，我们就把这两个事件联系在一起了，触碰火焰被我们称为原因，烧伤则是结果。这也就是事物间的因果关系。我们对这种关系的认识是在许多次的经验中形成的。也就是说，因果律的基础是经验。
那为什么我们通过经验就得到了因果律呢？
触碰火焰和被烧伤是完全两个不同的事件，我们有什么理由认为它们一定会先后必然发生呢？假如有一天我们在墓园里碰到了鬼火，当我们触碰它的时候就会发现，这玩意儿根本就不烫手，甚至还有点温暖的感觉。
因此，我们就有理由怀疑因果律的可靠性。因为原因和结果是两个事件，而且是两个完全不同的事件。我们对这两个事件因果关系的认识来自经验，经验的就是事实，而事实的反面总是可能存在的。我们能够想象太阳从西边升起，但是我们想象不出一个不符合勾股定理的平面直角三角形。
把两个事件联系起来的因果关系是一种中介，而这种中介似乎无法被理性所认识到。
我们可以说，虽然我们总能发现物体被扔上天之后还会回到地面，但当被扔的物体达到一定的速度之后，就会摆脱地球引力冲出大气层飞入太空，被扔和落回地面并不是因果关系，没有克服地球引力和落回地面才是真正的因果关系。
但是引力是真实存在的吗？
根据爱因斯坦的相对论，引力是可以不存在的，物体落回地面的原因可以解释为地球质量对空间的扭曲，而不是引力的吸引。相对论的出现解释了牛顿万有引力理论解释不了的东西，而相对论本身也有无法解释的东西。
这些科学理论本质上是对经验观察的归纳和总结，用来解释我们认识的世界，从而成为某种因果定律来指导我们生活与实践。但理论解释不了的现象总是能被发现的，这也是科学发展的动力所在，而这些解释不了的现象就是不符合我们根据过去经验所总结出的因果关系的现象。
所以说，因果关系不是绝对的。我们不能因为两个个事件在过去总是相伴先后发生就由此断定将来这两个事件依然会如此，从原因里不能推出确定的结果。
根据过去的经验，我们只能确定已经发生的事情，但我们是如何由此推出未来的事情呢？休谟在《人类理智研究》中把这种情况归结为某种“秘密能力”。我们的感官能告诉我们面前的面包的颜色、松软程度、味道，但是无法告诉我们面包中对我们有营养的性质。同样的，我们只能认识到两个事件有着因果关系，但是理性无法告诉我们这种因果关系是怎么起作用的。
因果律的作用在于给推理提供指导。一切推理可以分为两类，一类是证明的推理，这在数学中运用尤其之多；另一类就是或然的推理，即由一个事实推出另一个事实，这也是因果律主导的推理。
那么我们如何保证因果律的有效性？如果我们试图去证明因果律是有效的，那么就应该意识到，能够证明的前提就是它符合因果律，这样我们就不可避免地要陷入循环论证的怪圈之中。
只能说，因果律是我们习惯的结果。我们虽然不能证明因果律是正确的，但是我们总能发现它是有效的。
休谟最终并没有给出一个令人满意的结论，但他对因果律的质疑给科学界带来了极大的震撼。因为科学就是以实验作为基础，通过对实验现象的归纳，从而得出结论。而因果律则是保证归纳可靠性的基础。如果因果律是不可靠的，那么就意味着整个科学界的成果都是值得怀疑的。
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