לאינדוקציה ככלי להסקת מסקנות מדעיות ורכישת ידע מדעי ישנן מספר בעיות שונות:
א. הבעיה הלוגית – האינדוקציה מבקשת לקבוע פסוק אוניברסלי כאמיתי על סמך פסוקים פרטיקולריים, אך הבעיה היא שלטיעון שכזה אין תקפות לוגית. קביעה של פסוק אוניברסלי B כאמיתי על סמך סדרה מוגבלת A של פסוקים פרטיקולריים חורגת מתחום הניסיון משום שאנו למעשה קובעים דבר לגבי אינסוף אירועים כאשר למעשה יש בידנו ידע ודאי רק לגבי מספר מוגבל שלהם. היקרותם של פסוקי A, מאחר והיא מוגבלת ואינה מקיפה את כל האפשרויות הקיימות, אינה מוציאה את האפשרות של אירוע שיסתור את B, לדוגמה: גם אם ספרתי 1,000 ברבורים שהיו כולם לבנים עדיין לא אוכל לקבוע כי כל הברבורים בעולם הם לבנים משום שממצאי עדיין אינם סותרים מבחינה לוגית את האפשרות שהברבור ה-1,001 יהיה שחור.
ב. בעיית המעגליות – אם ננסח חוק לפיו: "מסקנה שהוסקה באינדוקציה היא מסקנה תקפה" הרי שבשביל שחוק זה יהיה תקף יהיה עלינו להוכיחו באינדוקציה. האינדוקציה מאפשרת את ניסוחם של חוקים כלליים על סמך פרטים פרטיקולריים אמפיריים, אך מאחר שהיא עצמה מהווה חוק כללי היא דורשת לשם הצדקתה גם לפרטים פרטיקולריים אמפיריים, כך האינדוקציה למעשה נדרשת להוכיח את עצמה במעגל שאין ממנו מוצא. ברם, באופן תיאורטי ניתן לצאת מהמעגל אם תמצא דרך להעניק תוקף לאינדוקציה באופן רציונלי דדקוטיבי.
ג. הבעיה המתודולוגית – גם אם נקבל דה-פקטו את האינדוקציה ככלי לקידום הידע המדעי הרי השיטה כשלעצמה ובפני עצמה אינה יכולה ליצור ידע או מסקנות. לא ניתן, כפי שאומר פופר, לבנות "מכונת אינדוקציה" שתקליט את כל המידע האפשרי ותסיק ממנו חוקים, שכן לשם יישום האינדוקציה דרוש איסוף של נתונים מסוימים ורלוונטיים, ורלוונטיות זו נקבעת על ידי תיאוריה שהיא חיצונית לשיטת האינדוקציה ולמעשה מנחה אותה. כך האינדוקציה איננה כלי עצמאי אלא כלי שניתן להשתמש בו רק בצירוף עם תיאוריה או היפותזה שיכוונו את השימוש באינדוקציה, והתיאוריה או היפותזה אינן חלק מהאינדוקציה ואינן נובעות ממנה, אלא יש להעמידן בדרך אחרת.
ד. הבעיה הפסיכולוגית – הבעיה הפסיכולוגית של האינדוקציה דומה למדי לבעיה המתודולוגית. גם אם נטען כי האינדוקציה, על אף אי תקופתה הלוגית, עדיין משמשת כלי נוח ללמידה, הרי שהאינדוקציה אינה יכולה לתפקד ללא תיאוריה חיצונית, או נקודת ראות או ציפיות, שתנחה אותה. בכדי ללמוד שבכל יום שוקעת השמש על האדם להתעלם מאינספור משתנים שהופכים כל אירוע שקיעה לשונה ממשנהו (מקום התצפית, כיוון הרוח, ציפורים ברקיע וכו' וכו') ולהתמקד רק במרכיבים הרלוונטיים עצמם – שקיעת השמש ומועדה. לשם כך נחוץ משהו שיכווין אותו לבחון את השמש בלבד ולגלות את הסדירות שבמהלכה. כלומר, בכדי לבחון את מהלך השמש נחוצה מראש השערה על עצם היותה בעלת מהלך שתנחה את התצפית, והשערה זו אינה יכולה לנבוע מתוך האינדוקציה (אינדוקציה לבדה ללא "הנחייה" של נקודת ראות מסוימת תגלה שאירוע השקיעה הוא דבר מה שונה לגמרי בכל יום בגלל כיוון הרוח, הציפורים וכו').
בנוסף, בדומה לבעיה המעגלית, בכדי ללמוד מן הניסיון צריך ללמוד כי ניתן ללמוד מתוך הניסיון, כלומר בכדי להשתמש באינדוקציה יש להצדיק את השימוש באינדוקציה על ידי אינדוקציה, וכך ברגרסיה אינסופית.
כמו כן טוען פופר כי למידה מתוך חזרה מרובה לרוב מביאה להשכחת הכלל ולא ללימודו, כי הרגל יכול לשמש סיבה לחזרה ולא רק מסובב וכי גם התנסות בודדת יכולה להביא לניסוח פסיכולוגי של חוק כללי.
ראה: פתרונו של קרל פופר לבעיית האינדוקציה
