Теоретическая схема характеризуется как с помощью содержательных описаний (например, «воздействие силы способно изменять движение тела»), так и с помощью математических зависимостей. Последнее достигается отображением объектов исходной теоретической схемы на подходящие математические объекты. Например, пространственно-временная система отсчета связывается с декартовыми координатами в евклидовом пространстве. В общем случае математические зависимости (уравнения) и абстрактные объекты схемы являются относительно самостоятельными теоретическими компонентами. Так, одни и те же уравнения могут репрезентировать характеристики разных теоретических схем (например, математический аппарат теории колебаний), и наоборот, теоретические схемы могут существовать относительно независимо от возможных математических интерпретаций. Теоретическая схема выступает посредником между математическим формализмом (как более абстрактным слоем теории) и уровнем эмпирической интерпретации, непосредственно выходящем в экспериментально-измерительную практику. В развитых научных областях существуют сложные отношения между теоретическими схемами различных уровней. Следует различать фундаментальную теоретическую схему, служащую концептуальной базой для охватывающей теории, и частные схемы, конкретизирующие фундаментальную схему применительно к различным задачам. Процессы теоретизирования включают как конструирование частных схем, подчиняющихся главной, так и (при фундаментально-теоретическом продвижении) конструктивное обобщение и подведение имеющихся частных схем под фундаментальную.
Итак, ведущим моментом в создании теории является введение теоретической схемы. В генезисе теоретической схемы можно различить две стадии: выдвижение схемы в качестве гипотезы и ее обоснование. При этом построение частной теоретической схемы непосредственно ориентировано на определенный класс задач; обобщающая же теория строится на основе синтеза имеющихся частных теоретических схем (например, механика Ньютона является сложным обобщением теорий механических колебаний, свободного падения, движения планет и других частных теоретических схем физики). Фундаментальная теоретическая схема, как правило, разрабатывается постепенно, двигаясь путем последовательного синтеза частных законов данной области, сначала близлежащих, затем более отдаленных.