'O Valor da Ciência' dá seguimento e aperfeiçoa as idéias fundamentais esboçadas em 'A Ciência e a Hipótese'. Na primeira parte do livro, Poincaré discute a psicologia da invenção matemática, ressaltando a necessária interação da análise lógica e da intuição. Depois, num de seus ensaios precursores da relatividade, discute que convenções estão presentes na medida do tempo, demonstrando que não há simultaneidade absoluta. Passa em seguida para a noção de espaço, introduzindo o conceito de corte, questionando a tridimensionalidade e imaginando a possibilidade de uma quarta dimensão.
O quadro das ciências físicas ocupa a segunda parte do livro. Poincaré estuda o benefício recíproco da análise e da física e, em seguida, num capítulo dedicado à astronomia, dá uma imagem poderosa, encantadora e otimista de toda a ciência. Depois, em três ensaios concatenados, enfoca a física matemática – sua história, sua crise e seu futuro. Brilha então, com toda a força, o gênio visionário do autor. Ele chama atenção para as modificações trazidas por Lorentz, então recentes, nos conceitos de duração, distância e massa; antecipa que o estudo das raias dos espectros de emissão (efeito Zeeman) traria enormes surpresas teóricas; finalmente, anuncia duas inovações radicais, a seu ver necessárias: a substituição das leis diferenciais pelas leis estatísticas e o advento de uma nova mecânica, “na qual, crescendo a inércia com a velocidade, a velocidade da luz se tornará um limite intransponível”.