洛克在《人类理解论》引言中对该书之目的的说明几乎就是一个“认识论”的定义：此书目的在于“探讨人类知识底起源、确度和范围，以及信仰的、意见的和同意的各种根据和程度” 。笛卡尔把怀疑的方法作为暂时的跳板，目的是获得绝对清楚的知识，但洛克对认识过程的系统考察动摇了人类可以获得绝对知识的假定。《人类理解论》首先从抨击天赋观念开始，天赋观念论在我们现在看来颇为荒谬，但在理性神学中一直得到支持，其主要论证就是，宇宙的数学逻辑原理和道德法则是自明的。在《圣经》的“罗马书”中，保罗说：“神的事情，原显明在人心里，因为神已经向他们显明。自从造天地以来，神的永能和神性是明明可知的，虽是眼不能见，但借着所造之物就可以晓得，叫人无可推诿。”（《罗马书》，1：19）笛卡尔所谓“清楚明白”呈现出来的观念，斯宾诺莎的真观念，都最终归结到知识的某种天赋来源。因此对洛克来说，只有驳斥了天赋观念论，才能阐述他对知识来源的看法，这就是他著名的“白板说”。“让我们假设心灵像我们所说的那样，是一张白纸，上面没有任何记号，没有任何观念。心灵是怎样得到那些观念的呢……它是从哪里得到理性和知识的全部材料的呢？我用一句话来答复说，它们都是从经验得来的。”在洛克看来，经验包括两类，一类是外部知觉的经验，他称为“感觉”，一类是我们对自己心理活动和状况的内在知觉经验，他称为“反省”，他说：“我们对于外界对象的观察，或者对于我们自己知觉到、反省到的心灵内部活动的观察，就是供给我们理智全部思维材料的东西。这两者乃是知识的源泉，我们所具有的或者所能够自然地具有的全部观念都是发端于此。” 洛克对反省经验的定义似乎意味着我们可以不借助外感觉的经验而得到独立的精神内容，他的这一双重经验说减弱了他批判天赋观念论的力度，莱布尼茨在《人类理智新论》中就由此批驳说他暗中支持了某种天赋观念的主张，不过洛克在政治理论上的确也承认天赋权利的存在。
洛克认为“感觉”和“反省”是构成知识的最简单要素，也是理智被动零散地接受的感觉印象，心灵在这些简单观念的基础上做各种积极加工，形成各种复杂观念。比如透明、冷、硬度这些简单观念组合成冰块的复杂观念，他的观念论随后对观念分类，说明各种观念是怎样联系起来最终形成知识的。但我们知识发生的途径真的是像拼图那样，被零零碎碎地拼凑起来的吗？受17世纪物理学的机械论影响，近代经验论者在解释认识过程时都带有机械主义、原子主义的特征，不过一个研究认识论的哲学家与其说像心理学家那样关心思维的实际发生过程，不如说更关心思维的可靠性和有效性的基础，对洛克而言，他力图说明知识有效性的基础是经验，它应当受经验的批判检查。
洛克在说明知识形成过程时采取了“表象实在论”的主张。这种主张把心灵视为一面镜子，把知识的形成看作一个在心灵中映现和建构表象的过程。近代的认识论者普遍采用了“观念”（idea）作为表象的方式。对他们来说，“观念”就是知觉者的心灵和被知觉的对象之间的中介，即我们不是直接看外部对象的，外部事物仅仅通过我们感觉印象的表象（洛克的“感觉观念”）或理智直觉到的形象（笛卡尔的“观念”）才可通达。洛克明确地区分了事物本身的性质和这些性质在我们心灵中引起的观念，他说：“心灵在自身中知觉到的东西，或知觉、思想、理智等的直接对象，我称之为观念。那种在我们心中产生任何观念的能力，我称之为具有这种能力的事物的性质。例如，一个雪球就有在我们心中产生白、冷、圆等观念的能力，这种在我们心中产生这种观念的能力，作为在雪球里面的东西，我称之为性质；作为我们理智中的感觉或知觉，我称之为观念。”
洛克是个常识的实在论者，相信感觉观念是外部对象的真实反映。但表象主义导致的困难在他那里体现得很清楚。首先，在对观念和性质做区分的同时，洛克也作出了第一性质和第二性质的区分。第一性质是事物本身固有的性质，如形状、数量、运动或静止，第二性质不是事物固有的，只是事物的能量状态作用于我们的感官后，心灵形成的对于事物的颜色、气味等性质的观念。对洛克来说，感觉性质是主观的，派生的，与事物本身“不相似”，只有对应第一性质的观念与事物本身“相似”。但是我们能否想象一种没有颜色的形状？任何形状至少需要极淡的颜色来形成一个东西的轮廓线，把它从周围环境中凸显出来，第一性质和第二性质总是一起出现的，假如说第二性质是主观的，那么第一性质也就是主观的。贝克莱就利用这个论证来反驳洛克的常识实在论。其次，在洛克那里，观念是某物进入心灵窗口时形成的真实影像，但是我们看到的只是出现在心灵中的观念，用一个视网膜看月亮的比喻，我们看到的月亮是出现在视网膜上的感觉影像，你可以用光线的传播，在视神经和脑中引起的电学变化等，来解释这个影像的形成，但我们看到的仍然是观念，而不是对象本身。本质上不同的存在（外在的世界和内在的精神影像）如何能真实地契合呢？观念本来被用来作为外部世界和内在精神世界的中介，但在这里却充当了阻挡心灵通达外部世界的障碍。一个典型的例子就是他的“实体”概念。洛克凭常识相信实体的存在，但他并不能给出“实体”的观念和实际情况相吻合的证据。事实上，实体的概念在他那里已经是假设性的，他说，我们发现世界上一组组的性质总是恒定一律地联系在一起的，从而假定这些性质属于同一个事物，由于不能想象这些简单观念如何能够独立存在，因而我们便习惯于假设了一种支撑物，这些观念存在在它那里，由它产生出来，这种东西我们就叫实体。后来贝克莱干脆取消了这个假设性的支撑物，说存在不过在于被心灵所感知，存在就是存在于心灵当中，从而他得出结论说真正存在的只有人的心灵和作为无限心灵的上帝。
洛克按照当时的普遍看法，把知识定义为关于观念之间关系的认识。这个定义听上去接近于唯理论的定义，但他对“观念”一词的使用并不严格，有时指感性知觉内容，有时指概念语词，类似斯宾诺莎。他把知识分为三类，第一类是直觉知识，第二类是证明知识，第三类是感觉知识。在前两类知识中，我们可以通过直觉或解证找到观念间的必然关系，但这类知识的范围有限，而范围更广大的属于自然科学的经验知识就只具有或然性了，“科学的知识终究是可望而不可及的” 。从洛克开始，经验主义的认识论就带有了反对绝对先验知识，承认经验知识本身具有或然性、可错性的开放态度。
