1972 veröffentlichte Toulmin, Human Understanding, in der er ein evolutionäres Model für konzeptuelle (wissenschaftliche) Wandel vorstellte. Demzufolge findet wissenschaftliche Wandel eher anhand einer praktischen Kontextbezogenen Argumentation im Vergleich zu einer formalen analytischen Argumentation statt. Laut Toulmin unterliegen alle wissenschaftlichen Konzepte einem stetigen evolutionären Verfahren und wissenschaftliche Theoriebildung und Argumentation sind auch Teil dieses evolutionären Verfahrens.

Toulmin kritisiert den von Thomas Kuhn in Structure of Scientific Revolutions vorgeschlagenen Ansatz für konzeptuelle (wissenschaftliche) Wandel. Laut kuhnscher Theorie findet konzeptuelle (wissenschaftliche) Wandel erst statt, wenn die Lösungs- und Anstoßkraft einer bestehenden Paradigma erschöpft ist und das Paradigma nicht mehr in der Lage ist, eine Lösung bzw. Erklärung für offene Probleme und Fragen anzubieten. Es komme dann so Kuhn zu einer wissenschaftlichen Revolution und neue Paradigmen treten gegeneinander an, um die künftige Vorherrschaft auszufechten. Die beteiligten Vertreter der unterschiedlichen Paradigmen sind in ihren Meinungen und konzeptueller Sprache so verschieden, dass sie miteinander kaum kommunizieren können.

Toulmin streitet wie schon erwähnt diesen revolutionären Ansatz ab und meint konzeptuelle (wissenschaftliche) Wandel sei evolutionär und überdies können wissenschaftliche Vertreter der verschiedenen Paradigmen wohl miteinander über die unterschiedlichen Konzepte und Ideen reden und dass sie das in der Tatsache auch tun: es wird über die Vor-, Nachteile und Validität der verschiedenen Konzepte und Ideen diskutiert. Ein Beispiel: es hat ca. 150 Jahren gedauert bis die sogenannte „kopernikanische Revolution“ vollzogen wurde und das Ergebnis war radikal, aber wohl gemerkt, Folge einer ununterbrochenen rationalen Debatte.

Toulmin postuliert, dass sich (wissenschaftliche) Konzepte nach einem evolutionären Muster entwickeln, der mit der biologischen Evolution von Organismen (laut Darwin) verglichen werden kann. Beteiligt sind an der Entwicklung von Konzepten zwei Verfahren: Innovation und Selektion. Innovationsfaktoren sind verantwortlich für neue Variationen in der Tier- und Pflanzenwelt bei und Selektionsfaktoren sorgen dafür, dass nur die gesündesten Tiere und Pflanze überleben. Das Prinzip ist so Toulmin in der Wissenschaft nicht anders: Innovation sorgt für wissenschaftliche Wandel in der Form von neuen Konzepten und Ideen (Wissenschaftler betrachten bestehende Ideen und Konzepte von einem neuen Blickwinkel) und nur die Stärksten und Robustesten setzten sich in der nachfolgenden Konkurrenz und Debatte durch.

Kuhn sieht die Wissenschaft als geschlossenes System von Aussagen, die logisch miteinander verknüpft sind. Im Gegensatz dazu sieht Toulmin die Wissenschaft als ein locker verbundenes System von Erklärungsprozeduren, Begriffen und Methoden. Das wissenschaftliche System ist in keinster Weise geschlossen und es gibt systemexterne Faktoren, die einen Einfluss auf die wissenschaftliche Evolution haben: politische Aspekte in Organisationen, gesellschaftliche Bedürfnisse für Produkte von einem bestimmten wissenschaftlichen Zweig, der Bedarf und Interesse von Verlagen, Fachblätter, Zeitungen usw. wissenschaftliche Arbeit zu veröffentlichen usw.