若要分析理性的认识能力，首先需要找到一个合适的入手之处。对康德来说，这个入手之处就是知识。知识的基本单位不是概念而是判断，因为单纯的概念不能构成知识。所以我们从判断入手来分析知识。
判断分为两大类：一类是分析判断，一类是综合判断。所谓“分析判断”指的这样一类判断，在它之中判断的宾词原本就蕴含于主词中，是从主词之中抽出来的，例如“物体是有广延的”。在十七八世纪的自然哲学中，物体的定义就是广延——“物体即广延”，因此当我们说“物体是有广延的”时候，广延原本就蕴含在物体之中。这种A＝A的分析判断是先天的，亦即是具有普遍必然性的判断，但是由于宾词本来就在主词之中，所以并不是严格意义上的知识，因为它并没有给我们的知识增添新的内容。所谓“综合判断”就不同了。综合判断指的是宾词是后来通过我们的经验加在主词之上的，例如“这朵玫瑰花是红的”，其中的“红”并不是从玫瑰花中抽出来的，而是我们经验的结果。由于这种判断为我们的知识增添了新的内容，所以只有综合判断才是真正意义上的知识。但是知识并不就是科学知识，因为科学知识不仅要有经验添加的新内容，而且还必须具有普遍必然性。因此“综合判断”还可以划分为“后天的综合判断”与“先天的综合判断”，惟有“先天综合判断”才能构成科学知识。
那么，科学知识作为先天综合判断其中的“先天性”是从哪里来的？知识可以分为质料与形式两个方面。质料是通过后天的经验所获得的知识内容，使这些经验质料构成知识则是主体认识能力的工作，因而主体的认识能力就构成了知识的形式。如果科学知识具有普遍必然性，这种普遍必然性就只能有一个来源，那就是主体的先天认识形式。
因此，科学知识的普遍必然性问题也就是“先天综合判断是如何可能的”问题，而解决这个问题的关键就在于证明理性的确具有先天的认识形式。康德把专门研究主体之先天认识形式的理论称之为“先验哲学”。先验哲学的问题就是先天综合判断如何可能的问题，它具体分为“数学知识是如何可能的”、“自然科学知识是如何可能的”和“形而上学是如何可能的”等三个问题。说到“先验哲学”，我们又遇到了康德的另一对概念：“先验”（transzendental）和“超验”（transzendent）。这两个概念在中世纪时没有什么区别，都是超验或者超越的意思。康德在两者之间做了区别：“先验的”指的是关于先天的研究，例如“先验哲学”，“超验的”指的则是超越了经验的领域，因而是不可知的。
《纯粹理性批判》一书考察理性认识能力的部分主要分为两个方面，一方面是“先验感性论”，它研究的是感性的先天认识形式；另一方面是“先验逻辑”，它又分为两个部分：其一是“真理的逻辑”，研究的是知性范畴对于经验的立法作用，其二是“幻相的逻辑”，研究的理性之理念超越经验的界限所造成的先验幻相，康德也称之为“辩证法”。
（一）先验感性论
我们的一切知识都是从感觉经验开始的，但是如果没有接受感觉经验并对之进行综合统一的的认识形式，知识也是不可能的。因此主体的感性直观能力有两个方面，一是经验直观，一是先验直观，前者是后天的质料，后者则是先天的形式。那么，感性的直观形式是什么呢？康德认为是空间与时间。通过空间外部事物的经验被给予我们，通过时间内心的意识活动被我们所经验。因此前者是外直观的形式，后者则是内直观的形式。
通常人们不是把空间与时间看做是事物自身的存在方式，就是把空间与时间看做是事物之间的某种关系，惟有康德把空间与时间看做是主体自身固有的认识形式。显然，这种观点与常识大相径庭，需要康德作出合乎逻辑的证明，这种证明包括“形而上学的阐明”和“先验的阐明”两方面的内容。
所谓“形而上学的阐明”要说明的是空间与时间不是形而下的物理学概念，而是形而上的亦即先天的直观形式。以空间为例。首先，空间不是由外部经验得来的经验的概念。因为我们要想感觉外部事物及其相互之间的关系，必须以空间表象为前提。换言之，我们不能想象离开了空间还能经验外部事物。其次，空间是一切外部直观之中必然的先天表象，即是说，空间不是经验的而是先天的。因为我们可以抽去所有事物而想象一个空无所有的空间，却不可能想象任何没有空间的事物。所以空间是不能经验的，相反，经验必须以空间为先天的条件。再次，空间不是经验的概念而是纯粹的直观。因为经验概念乃是对于众多具有相同性质的事物的抽象，而空间却只有一个，并没有许多个空间。或者说，所有空间不过是同一个空间的部分，都必须以惟一的空间为其前提。最后，空间是一个无限的所予量。一切概念都有外延与内涵两个方面而不可能包含无限的表象，但是空间却能够包含无限的表象于自身之中。上述证明前两个证明的是空间不是经验的而是先天的，后两个证明的则是空间不是概念而是直观，两方面加在一起就证明了空间乃是感性的先天直观形式。康德关于时间的形而上学阐明与此大致相同。
再让我们看看关于空间与时间的“先验的阐明”。所谓“先验的阐明”说的是空间与时间乃是一切经验的先天条件，换言之，离开了空间与时间我们就不可能获得任何感觉经验，惟其如此，我们才能说明几何学和算术的普遍必然性。几何学是空间的科学，而算术则是时间的科学。作为普遍必然的先天综合判断，惟有将空间与时间看做是先天的直观形式，它们才是可能的。现在，既然几何学与算术是先天综合判断，那么也就说明空间与时间是先天直观形式了。
于是康德得出了结论：空间与时间不是物自体的存在方式，也不是事物之间的现象关系，而是主体的先天直观形式。由此我们便说明了数学知识之普遍必然性的根据，不过这同时也证明我们只能认识事物对我们的表现而不能认识事物自身。
也许我们不能同意康德将空间与时间纯粹主观化的观点，但是这并不意味着他的思想没有意义。与经验论把感觉看做是消极地接受外部事物刺激的“白板说”不同，康德主张我们的感觉也有自己的形式，这无疑是正确的，他的错误在于把感觉的形式先天化了，而且无法解释我们为什么以空间与时间而不是别的什么东西作为直观形式。但是康德毕竟说明了即使是在感觉经验之中主体也具有主观能动性。与那些把感觉看做是无条件地接受外部经验的观点相比，康德的观点一方面说明了主体在感觉经验中的能动作用，另一方面亦说明了感性认识的局限性。
让我们设想生活在不同的空间中的生物：生活在一维空间的生物只能在一条直线上活动，生活在二维空间的生物可以在一个平面上活动，生活在三维空间的生物则能够在一个立体的空间中活动……显然，一维空间的生物无法经验二维空间的生物的活动，二维空间的生物也不可能经验三维空间生物的活动，而三维空间的生物同样无法经验多维空间的事物。道理很简单，不同的空间中的生物的感觉形式是不同的，而其特定的感觉形式只能接受与之相应的经验。从理论上讲，这个宇宙存在着不同的空间，而我们作为三维空间的生物虽然可以想象多维空间，但是却不可能感觉到三维空间以外的东西，因而也不可能从经验上确证多维空间的存在。
在康德看来，我们人类理性只有一种直观形式，这就是感性直观形式——空间与时间，而不具有理智直观。换句话说，离开了感性直观形式就没有经验质料被给予我们，也就没有知识的发生。所以我们的感性直观形式虽然使进入到其中来的经验质料被安排在空间与时间的秩序之中而不是混沌一团，但是它同时也限制我们只能认识事物对我们的表现而不可能认识事物自身。
（二）先验分析论
对于知识而言，仅仅有感性直观形式是不够的，还必须有知性的参与才能构成知识。感性的作用是接受经验质料，知性的作用则是对这些经验质料进行综合统一以构成知识。因此感性的特点是接受性，而知性的特点是构成性，感性之所司在直观，知性之所司在思维，对于知识而言两者缺一不可。如果说感性的先天认识形式是空间与时间，那么知性的先天认识形式是什么呢？康德认为是知性纯概念，亦即“范畴”。
我们的知性有两方面的功能：一是逻辑功能，一是认识功能。前者在知识的基础上规定着思维的判断形式，这是形式逻辑的范围；后者则为我们提供新的知识，这是“先验逻辑”的领域。自亚里士多德以来，我们的形式逻辑已经相当完备了，没有人怀疑形式逻辑是普遍必然的亦即“先天的”，因而为形式逻辑提供知识内容的先验逻辑也一定是先天的，因为它是形式逻辑的基础。所以，形式逻辑与先验逻辑是对应的，在每一个判断形式的背后都有某种先验的要素作为它的基础，这种先验要素就是范畴。于是康德把形式逻辑的判断形式整理出来，建立了由量、质、关系和样式四组十二个判断形式所组成的判断表，并且一一对应地建立了先验逻辑的范畴表。
对康德来说，证明范畴的先天性并不困难，因为它们本来就是主体自身固有的认识形式。真正的困难在于说明属于主观范围的范畴对于经验如何具有客观有效性，亦即主观的范畴如何是经验的先天条件。人们在法律上常常要区分事实问题和权利问题，我事实上占有某物并不意味着我有合法的权利占有某物，这很可能是两回事，关于权利问题的证明就被称之为“演绎（deduction）”。我们每时每刻都在使用范畴，这是事实，问题是这样的使用究竟是不是合法的。因此，康德从法律中借用了这个概念，把他关于范畴用于经验之客观有效性的证明称之为“先验演绎”。
《纯粹理性批判》一书是哲学史上最晦涩难懂的著作之一，而其中最难于理解的部分就是关于范畴的先验演绎，即使康德自己也称之为形而上学中最艰难的事业。它的困难在于知性范畴与感性经验毕竟是间接的关系，在通常观念中，即使没有范畴的参与我们一样可以形成经验，而康德要证明的却是范畴是经验的先天条件，换言之，离开了范畴我们就不可能形成经验。其困难的程度可想而知。
先验演绎分为“主观演绎”和“客观演绎”。所谓“主观演绎”的思路是通过说明形成知识的主观条件，进一步揭示知识的先天条件。在这里康德提出了一个极其重要的概念，这就是“综合”。知识以判断为其基本单位，而判断就是以某种形式把不同的表象或概念联结在一起，康德把这种联结就称之为“综合”。显然，综合属于知性而不能来源于感性，因为感性是被动的接受能力而综合却是主动的思维作用。通过感性直观形式所接受的只是相互之间没有联系的“杂多表象”，惟有知性的综合作用才能把这些杂多表象联结为判断。在认识中，综合有三重作用。首先是“直观中把握性的综合”，如果没有这一综合，我们就可能在抓住一个表象的时候丢失了其他的表象。其次是“想象中再现性的综合”，如果经验过的东西不能再现出来，我们就不可能有关于对象的完整的表象。最后是“概念中认知性的综合”，如果我们不能在概念上把众多表象“抓”在一起，就不可能形成关于对象的知识。当我们形成了关于对象的知识之后，我们就会问，这个对象究竟是什么？按照康德的观点，对象不可能是事物自身而只能是事物对我们的表现，因此“对象”在认识中实际上所起的作用就是把不同的表象结合于一身的同一性，亦即对象概念。然而由于对象不是外在的事物而是我们的表象，因此所谓对象的同一性归根结底乃是意识的同一性，而意识的同一性则必须以自我的同一性为其基础和前提。所以一切认识之最高的根据就是先验主体的自我同一性。《纯粹理性批判》出版以后，有人指责康德的上述思想是巴克莱式的主观唯心主义，于是康德在出版该书的第二版时干脆删去了主观演绎，加强了客观演绎部分。
所谓“客观演绎”完全从自我的先验同一性出发，通过自我意识与对象意识之间的关系来说明范畴对于经验的客观有效性。我们的一切认识都必须以自我的先验同一性为其前提，我思伴随着我的一切表象，如果我的表象和知识不属于我，那么一切知识就不可能发生。因此先验自我或先验统觉的自身同一性乃是认识的最高根据，这就是“我＝我”的分析的同一。然而，如果我的表象和对象本身不具有某种综合的统一性，我也不可能从它们之中意识到自身的同一性，所以说自我意识还必须以对象之综合的统一性为前提。但是这样一来，自我意识与对象意识就成了互为根据的了。在康德看来，先验自我的同一性是认识的最高根据，而对象的统一性其实就来自自我之先天的综合统一功能，这个综合统一功能就是范畴的作用。这就是说，范畴作为先验自我之综合统一功能的体现乃是自我与对象之间的“中介”，在综合统一杂多表象的认识活动中它一方面把先验自我的同一性带给了对象，一方面又把综合而成的对象带到了先验自我之中。由此可见，知性范畴是形成经验对象的先天条件，如果没有范畴我们不仅不可能形成知识，而且也不可能形成经验对象。换句话说，感性提供给我们的只是杂多表象而不是经验对象，经验对象并非感性所予而是知性范畴的综合统一功能所形成的。由此，我们就证明了知性范畴对于经验的客观有效性，因为它是经验的先天条件。
因此，康德关于范畴的演绎就引出了“知性为自然立法”的思想。对康德来说，所谓“自然”并不是自然本身而是一切可能经验之表象的总和，这个表象的领域就构成了“现象界”，而连接表象的法则就是知性的法则，也就是范畴的作用。康德一方面把科学知识的对象确定为现象从而证明了科学知识的普遍必然性，另一方面亦把认识限制在了现象之内，主张知性范畴只能在经验上使用而不能超验地用于物自体之上，这就在证明数学知识和自然科学知识的普遍必然性的同时，证明了以往知识类型的形而上学的不可能性。
那么，既然范畴只能用于经验而不能用于超验的物自体，为什么以往的形而上学总要迫使范畴去做它不可能做的事呢？
（三）先验辩证论
我们的认识从感觉经验开始，通过知性范畴的综合统一而形成了知识。然而人类理性并不就此而满足，它还要使知识成为体系，追求知识的完满性，这就要靠理性的作用。
感性的先天认识形式是空间与时间，知性的先天认识形式是范畴，理性的先天形式就是“理念”。与感性和知性不同，理性的作用是“调整性”的，它与经验无关而只与知识相关，其作用只是引导知识进一步完善，将知识调整成为体系，而理性调整知识的工具就是理念。理性有三种理念，这就是灵魂、宇宙和上帝，它们分别代表着主观世界、客观世界和世界之全体的统一性，这种统一性只是某种“理想的统一性”而不是“现实的统一性”。这些理念只是调整知识的工具而不是知识的对象，因而与物自体一样都属于不可知的领域，所以将这些理念视为认识对象的形而上学归根结底是不可能成立的。由于人类理性总是要穷根究底，它认识了经验还不够，非要去追问经验背后的根据是什么，并且认为只要我们穷尽了经验所及的现象就能够认识现象之整体背后的根据，这就使它错误地把理念之“理想的统一性”当作了“现实的统一性”。在康德看来，任何表象都是可以经验的，但是表象之全体却是不可能经验的，而且我们只有一种认识工具，那就是只能在经验中使用的知性范畴。因此，当理性要求认识现象背后的统一根据的时候，它就不可避免地迫使范畴作超验的使用，由于我们对此没有任何经验，所以不可能形成科学的知识。形而上学的错误概源于此。
当一个无知的孩子站在开阔地带放眼望去，地平线之极处天与地似乎是交融在一起的，于是他幼稚地认为，只要走到那里，就可以平步青云，一步登天。殊不知他每向前走一步，地平线就会向后退一步，他实际上永远也不可能走到地平线的尽头。形而上学家们就像这个孩子一样，他们幼稚地以为只要我们认识了所有的现象，就可以由此而通达现象背后的东西，他们不知道，在我们与事物之间永远隔着一道经验的帷幕，认识是无论如何也不可能超越经验的。
因此，康德把他对理性之理念的考察称为“关于幻相的逻辑”，其目的就是揭示以往形而上学之所以陷入众说纷纭莫衷一是之困境的原因。他对形而上学根据三个理念而形成的“理性心理学”、“理性宇宙论”和“理性神学”进行了全面系统的批判，给了传统形而上学以毁灭性的打击。在康德对形而上学的批判之中，最著名的是他关于理性二律背反的思想，而这些思想中最重要的则是第三组二律背反，亦即自由与必然的二律背反。
所谓“二律背反”指的是当理性迫使范畴作超验的使用时，由于没有经验的依据，所以对于同一个对象就可能形成两种相互对立的理论，而它们各自却又都是自圆其说的。
以第三组二律背反为例。
正题是：仅仅用自然因果律是无法说明自然的，有必要假定自然有一个自由因。因为如果自然中的一切都服从于自然因果律，每个事物都有原因，而它的原因亦有原因，依此类推以至无穷，那么这个因果系列就是永远也不能完成的。但是既然一切事物都有原因，这个因果系列本身就也应该有一个原因，否则就会与因果法则相矛盾，所以有必要假定这个因果系列有一个原因，它自身是没有原因的，即一个自由因。
反题是：没有自由，世界上的一切都服从于自然因果律。因为自然因果律说的是一切事物都其原因，假如世界有一个自身不再有原因的自由因，那就会与自然因果律相矛盾。所以没有自由，一切都是必然的。
康德认为，这组二律背反与其他二律背反一样是由于理性将不是认识对象的自然整体当作认识对象所造成的，但是如果我们在现象与物自体之间做出区别就可以解决这个相互矛盾的二律背反。当我们说自然中的一切都服从自然因果律因而没有自由的时候，它是对现象领域的规定。而当我们说有必要假定自然有一个自由因的时候，它指的则是物自体的领域。既然我们的表象归根结底是由于外部事物的刺激而发生的，因此表象的系列就应该有一个原因，否则表象就可能是虚幻的。当然，我们无法从经验上证明自然界本身是否有一个自由因，但是的确有一种存在是可以用自由因来说明的，这就是“人类理性”。人类理性能够对自己发出应该做什么的命令，因而它事实上是可以有自由的因果作用的。自然中只有必然存在的东西，而“应该”则属于理性的能动作用。无论有多少自然的因素压迫我的意志都不可能引起“应该”，也不可能制止“应该”。
自由与必然的二律背反在康德哲学中具有极其重要的意义，它是我们从理论理性过渡到实践理性的惟一可能的途径。因为这组二律背反的解决表明，我们虽然不可能认识自由，但是可以思维自由而不至于陷入矛盾。既然自由是可能的，那么以自由为其前提和基础的伦理学或者道德学说就是可能的。于是康德下面要做的工作就是证明道德和伦理学的可能性。
在西方哲学史上，康德对形而上学的批判是最深刻、最系统和最全面的，以至于现代西方哲学在批判形而上学时经常引之为自己的同道。然而，康德与现代哲学家们不同，他批判形而上学的目的并不是要彻底摧毁形而上学，而是试图使形而上学获得新生。因为在他看来，形而上学根源于人类理性要求超越自身的有限性而通达自由境界的最高理想，对人类理性来说这种理想无疑是合理的也是性命攸关的，因为这关系到它安身立命的根本问题，所以我们无论如何也要寻找到某种可能的方式来满足理性的需要。因此，康德批判形而上学的目的是为了说明以往那种以科学自居的形而上学不但不可能而且有毁灭理性最高理想的危险，形而上学的出路不在科学知识而在道德自由之中。