若要分析理性的認識能力，首先需要找到一個合適的入手之處。對康德來說，這個入手之處就是知識。知識的基本單位不是概念而是判斷，因為單純的概念不能構成知識。所以我們從判斷入手來分析知識。
判斷分為兩大類：一類是分析判斷，一類是綜合判斷。所謂「分析判斷」指的這樣一類判斷，在它之中判斷的賓詞原本就蘊含於主詞中，是從主詞之中抽出來的，例如「物體是有廣延的」。在十七八世紀的自然哲學中，物體的定義就是廣延——「物體即廣延」，因此當我們說「物體是有廣延的」時候，廣延原本就蘊含在物體之中。這種A＝A的分析判斷是先天的，亦即是具有普遍必然性的判斷，但是由於賓詞本來就在主詞之中，所以並不是嚴格意義上的知識，因為它並沒有給我們的知識增添新的內容。所謂「綜合判斷」就不同了。綜合判斷指的是賓詞是後來通過我們的經驗加在主詞之上的，例如「這朵玫瑰花是紅的」，其中的「紅」並不是從玫瑰花中抽出來的，而是我們經驗的結果。由於這種判斷為我們的知識增添了新的內容，所以只有綜合判斷才是真正意義上的知識。但是知識並不就是科學知識，因為科學知識不僅要有經驗添加的新內容，而且還必須具有普遍必然性。因此「綜合判斷」還可以劃分為「後天的綜合判斷」與「先天的綜合判斷」，惟有「先天綜合判斷」才能構成科學知識。
那麼，科學知識作為先天綜合判斷其中的「先天性」是從哪裡來的？知識可以分為質料與形式兩個方面。質料是通過後天的經驗所獲得的知識內容，使這些經驗質料構成知識則是主體認識能力的工作，因而主體的認識能力就構成了知識的形式。如果科學知識具有普遍必然性，這種普遍必然性就只能有一個來源，那就是主體的先天認識形式。
因此，科學知識的普遍必然性問題也就是「先天綜合判斷是如何可能的」問題，而解決這個問題的關鍵就在於證明理性的確具有先天的認識形式。康德把專門研究主體之先天認識形式的理論稱之為「先驗哲學」。先驗哲學的問題就是先天綜合判斷如何可能的問題，它具體分為「數學知識是如何可能的」、「自然科學知識是如何可能的」和「形而上學是如何可能的」等三個問題。說到「先驗哲學」，我們又遇到了康德的另一對概念：「先驗」（transzendental）和「超驗」（transzendent）。這兩個概念在中世紀時沒有什麼區別，都是超驗或者超越的意思。康德在兩者之間做了區別：「先驗的」指的是關於先天的研究，例如「先驗哲學」，「超驗的」指的則是超越了經驗的領域，因而是不可知的。
《純粹理性批判》一書考察理性認識能力的部分主要分為兩個方面，一方面是「先驗感性論」，它研究的是感性的先天認識形式；另一方面是「先驗邏輯」，它又分為兩個部分：其一是「真理的邏輯」，研究的是知性範疇對於經驗的立法作用，其二是「幻相的邏輯」，研究的理性之理念超越經驗的界限所造成的先驗幻相，康德也稱之為「辯證法」。
（一）先驗感性論
我們的一切知識都是從感覺經驗開始的，但是如果沒有接受感覺經驗並對之進行綜合統一的的認識形式，知識也是不可能的。因此主體的感性直觀能力有兩個方面，一是經驗直觀，一是先驗直觀，前者是後天的質料，後者則是先天的形式。那麼，感性的直觀形式是什麼呢？康德認為是空間與時間。通過空間外部事物的經驗被給予我們，通過時間內心的意識活動被我們所經驗。因此前者是外直觀的形式，後者則是內直觀的形式。
通常人們不是把空間與時間看做是事物自身的存在方式，就是把空間與時間看做是事物之間的某種關係，惟有康德把空間與時間看做是主體自身固有的認識形式。顯然，這種觀點與常識大相逕庭，需要康德作出合乎邏輯的證明，這種證明包括「形而上學的闡明」和「先驗的闡明」兩方面的內容。
所謂「形而上學的闡明」要說明的是空間與時間不是形而下的物理學概念，而是形而上的亦即先天的直觀形式。以空間為例。首先，空間不是由外部經驗得來的經驗的概念。因為我們要想感覺外部事物及其相互之間的關係，必須以空間表象為前提。換言之，我們不能想像離開了空間還能經驗外部事物。其次，空間是一切外部直觀之中必然的先天表象，即是說，空間不是經驗的而是先天的。因為我們可以抽去所有事物而想像一個空無所有的空間，卻不可能想像任何沒有空間的事物。所以空間是不能經驗的，相反，經驗必須以空間為先天的條件。再次，空間不是經驗的概念而是純粹的直觀。因為經驗概念乃是對於眾多具有相同性質的事物的抽像，而空間卻只有一個，並沒有許多個空間。或者說，所有空間不過是同一個空間的部分，都必須以惟一的空間為其前提。最後，空間是一個無限的所予量。一切概念都有外延與內涵兩個方面而不可能包含無限的表象，但是空間卻能夠包含無限的表象於自身之中。上述證明前兩個證明的是空間不是經驗的而是先天的，後兩個證明的則是空間不是概念而是直觀，兩方面加在一起就證明了空間乃是感性的先天直觀形式。康德關於時間的形而上學闡明與此大致相同。
再讓我們看看關於空間與時間的「先驗的闡明」。所謂「先驗的闡明」說的是空間與時間乃是一切經驗的先天條件，換言之，離開了空間與時間我們就不可能獲得任何感覺經驗，惟其如此，我們才能說明幾何學和算術的普遍必然性。幾何學是空間的科學，而算術則是時間的科學。作為普遍必然的先天綜合判斷，惟有將空間與時間看做是先天的直觀形式，它們才是可能的。現在，既然幾何學與算術是先天綜合判斷，那麼也就說明空間與時間是先天直觀形式了。
於是康德得出了結論：空間與時間不是物自體的存在方式，也不是事物之間的現象關係，而是主體的先天直觀形式。由此我們便說明了數學知識之普遍必然性的根據，不過這同時也證明我們只能認識事物對我們的表現而不能認識事物自身。
也許我們不能同意康德將空間與時間純粹主觀化的觀點，但是這並不意味著他的思想沒有意義。與經驗論把感覺看做是消極地接受外部事物刺激的「白板說」不同，康德主張我們的感覺也有自己的形式，這無疑是正確的，他的錯誤在於把感覺的形式先天化了，而且無法解釋我們為什麼以空間與時間而不是別的什麼東西作為直觀形式。但是康德畢竟說明了即使是在感覺經驗之中主體也具有主觀能動性。與那些把感覺看做是無條件地接受外部經驗的觀點相比，康德的觀點一方面說明了主體在感覺經驗中的能動作用，另一方面亦說明了感性認識的局限性。
讓我們設想生活在不同的空間中的生物：生活在一維空間的生物只能在一條直線上活動，生活在二維空間的生物可以在一個平面上活動，生活在三維空間的生物則能夠在一個立體的空間中活動……顯然，一維空間的生物無法經驗二維空間的生物的活動，二維空間的生物也不可能經驗三維空間生物的活動，而三維空間的生物同樣無法經驗多維空間的事物。道理很簡單，不同的空間中的生物的感覺形式是不同的，而其特定的感覺形式只能接受與之相應的經驗。從理論上講，這個宇宙存在著不同的空間，而我們作為三維空間的生物雖然可以想像多維空間，但是卻不可能感覺到三維空間以外的東西，因而也不可能從經驗上確證多維空間的存在。
在康德看來，我們人類理性只有一種直觀形式，這就是感性直觀形式——空間與時間，而不具有理智直觀。換句話說，離開了感性直觀形式就沒有經驗質料被給予我們，也就沒有知識的發生。所以我們的感性直觀形式雖然使進入到其中來的經驗質料被安排在空間與時間的秩序之中而不是混沌一團，但是它同時也限制我們只能認識事物對我們的表現而不可能認識事物自身。
（二）先驗分析論
對於知識而言，僅僅有感性直觀形式是不夠的，還必須有知性的參與才能構成知識。感性的作用是接受經驗質料，知性的作用則是對這些經驗質料進行綜合統一以構成知識。因此感性的特點是接受性，而知性的特點是構成性，感性之所司在直觀，知性之所司在思維，對於知識而言兩者缺一不可。如果說感性的先天認識形式是空間與時間，那麼知性的先天認識形式是什麼呢？康德認為是知性純概念，亦即「範疇」。
我們的知性有兩方面的功能：一是邏輯功能，一是認識功能。前者在知識的基礎上規定著思維的判斷形式，這是形式邏輯的範圍；後者則為我們提供新的知識，這是「先驗邏輯」的領域。自亞里士多德以來，我們的形式邏輯已經相當完備了，沒有人懷疑形式邏輯是普遍必然的亦即「先天的」，因而為形式邏輯提供知識內容的先驗邏輯也一定是先天的，因為它是形式邏輯的基礎。所以，形式邏輯與先驗邏輯是對應的，在每一個判斷形式的背後都有某種先驗的要素作為它的基礎，這種先驗要素就是範疇。於是康德把形式邏輯的判斷形式整理出來，建立了由量、質、關係和樣式四組十二個判斷形式所組成的判斷表，並且一一對應地建立了先驗邏輯的範疇表。
對康德來說，證明範疇的先天性並不困難，因為它們本來就是主體自身固有的認識形式。真正的困難在於說明屬於主觀範圍的範疇對於經驗如何具有客觀有效性，亦即主觀的範疇如何是經驗的先天條件。人們在法律上常常要區分事實問題和權利問題，我事實上佔有某物並不意味著我有合法的權利佔有某物，這很可能是兩回事，關於權利問題的證明就被稱之為「演繹（deduction）」。我們每時每刻都在使用範疇，這是事實，問題是這樣的使用究竟是不是合法的。因此，康德從法律中借用了這個概念，把他關於範疇用於經驗之客觀有效性的證明稱之為「先驗演繹」。
《純粹理性批判》一書是哲學史上最晦澀難懂的著作之一，而其中最難於理解的部分就是關於範疇的先驗演繹，即使康德自己也稱之為形而上學中最艱難的事業。它的困難在於知性範疇與感性經驗畢竟是間接的關係，在通常觀念中，即使沒有範疇的參與我們一樣可以形成經驗，而康德要證明的卻是範疇是經驗的先天條件，換言之，離開了範疇我們就不可能形成經驗。其困難的程度可想而知。
先驗演繹分為「主觀演繹」和「客觀演繹」。所謂「主觀演繹」的思路是通過說明形成知識的主觀條件，進一步揭示知識的先天條件。在這裡康德提出了一個極其重要的概念，這就是「綜合」。知識以判斷為其基本單位，而判斷就是以某種形式把不同的表象或概念聯結在一起，康德把這種聯結就稱之為「綜合」。顯然，綜合屬於知性而不能來源於感性，因為感性是被動的接受能力而綜合卻是主動的思維作用。通過感性直觀形式所接受的只是相互之間沒有聯繫的「雜多表象」，惟有知性的綜合作用才能把這些雜多表象聯結為判斷。在認識中，綜合有三重作用。首先是「直觀中把握性的綜合」，如果沒有這一綜合，我們就可能在抓住一個表象的時候丟失了其他的表象。其次是「想像中再現性的綜合」，如果經驗過的東西不能再現出來，我們就不可能有關於對象的完整的表象。最後是「概念中認知性的綜合」，如果我們不能在概念上把眾多表象「抓」在一起，就不可能形成關於對象的知識。當我們形成了關於對象的知識之後，我們就會問，這個對象究竟是什麼？按照康德的觀點，對像不可能是事物自身而只能是事物對我們的表現，因此「對像」在認識中實際上所起的作用就是把不同的表象結合於一身的同一性，亦即對像概念。然而由於對像不是外在的事物而是我們的表象，因此所謂對象的同一性歸根結底乃是意識的同一性，而意識的同一性則必須以自我的同一性為其基礎和前提。所以一切認識之最高的根據就是先驗主體的自我同一性。《純粹理性批判》出版以後，有人指責康德的上述思想是巴克萊式的主觀唯心主義，於是康德在出版該書的第二版時乾脆刪去了主觀演繹，加強了客觀演繹部分。
所謂「客觀演繹」完全從自我的先驗同一性出發，通過自我意識與對像意識之間的關係來說明範疇對於經驗的客觀有效性。我們的一切認識都必須以自我的先驗同一性為其前提，我思伴隨著我的一切表象，如果我的表象和知識不屬於我，那麼一切知識就不可能發生。因此先驗自我或先驗統覺的自身同一性乃是認識的最高根據，這就是「我＝我」的分析的同一。然而，如果我的表象和對像本身不具有某種綜合的統一性，我也不可能從它們之中意識到自身的同一性，所以說自我意識還必須以對像之綜合的統一性為前提。但是這樣一來，自我意識與對像意識就成了互為根據的了。在康德看來，先驗自我的同一性是認識的最高根據，而對象的統一性其實就來自自我之先天的綜合統一功能，這個綜合統一功能就是範疇的作用。這就是說，範疇作為先驗自我之綜合統一功能的體現乃是自我與對像之間的「中介」，在綜合統一雜多表象的認識活動中它一方面把先驗自我的同一性帶給了對象，一方面又把綜合而成的對象帶到了先驗自我之中。由此可見，知性範疇是形成經驗對象的先天條件，如果沒有範疇我們不僅不可能形成知識，而且也不可能形成經驗對象。換句話說，感性提供給我們的只是雜多表象而不是經驗對象，經驗對象並非感性所予而是知性範疇的綜合統一功能所形成的。由此，我們就證明了知性範疇對於經驗的客觀有效性，因為它是經驗的先天條件。
因此，康德關於範疇的演繹就引出了「知性為自然立法」的思想。對康德來說，所謂「自然」並不是自然本身而是一切可能經驗之表象的總和，這個表象的領域就構成了「現象界」，而連接表象的法則就是知性的法則，也就是範疇的作用。康德一方面把科學知識的對象確定為現象從而證明了科學知識的普遍必然性，另一方面亦把認識限制在了現象之內，主張知性範疇只能在經驗上使用而不能超驗地用於物自體之上，這就在證明數學知識和自然科學知識的普遍必然性的同時，證明了以往知識類型的形而上學的不可能性。
那麼，既然範疇只能用於經驗而不能用於超驗的物自體，為什麼以往的形而上學總要迫使範疇去做它不可能做的事呢？
（三）先驗辯證論
我們的認識從感覺經驗開始，通過知性範疇的綜合統一而形成了知識。然而人類理性並不就此而滿足，它還要使知識成為體系，追求知識的完滿性，這就要靠理性的作用。
感性的先天認識形式是空間與時間，知性的先天認識形式是範疇，理性的先天形式就是「理念」。與感性和知性不同，理性的作用是「調整性」的，它與經驗無關而只與知識相關，其作用只是引導知識進一步完善，將知識調整成為體系，而理性調整知識的工具就是理念。理性有三種理念，這就是靈魂、宇宙和上帝，它們分別代表著主觀世界、客觀世界和世界之全體的統一性，這種統一性只是某種「理想的統一性」而不是「現實的統一性」。這些理念只是調整知識的工具而不是知識的對象，因而與物自體一樣都屬於不可知的領域，所以將這些理念視為認識對象的形而上學歸根結底是不可能成立的。由於人類理性總是要窮根究底，它認識了經驗還不夠，非要去追問經驗背後的根據是什麼，並且認為只要我們窮盡了經驗所及的現象就能夠認識現象之整體背後的根據，這就使它錯誤地把理念之「理想的統一性」當作了「現實的統一性」。在康德看來，任何表象都是可以經驗的，但是表象之全體卻是不可能經驗的，而且我們只有一種認識工具，那就是只能在經驗中使用的知性範疇。因此，當理性要求認識現象背後的統一根據的時候，它就不可避免地迫使範疇作超驗的使用，由於我們對此沒有任何經驗，所以不可能形成科學的知識。形而上學的錯誤概源於此。
當一個無知的孩子站在開闊地帶放眼望去，地平線之極處天與地似乎是交融在一起的，於是他幼稚地認為，只要走到那裡，就可以平步青雲，一步登天。殊不知他每向前走一步，地平線就會向後退一步，他實際上永遠也不可能走到地平線的盡頭。形而上學家們就像這個孩子一樣，他們幼稚地以為只要我們認識了所有的現象，就可以由此而通達現象背後的東西，他們不知道，在我們與事物之間永遠隔著一道經驗的帷幕，認識是無論如何也不可能超越經驗的。
因此，康德把他對理性之理念的考察稱為「關於幻相的邏輯」，其目的就是揭示以往形而上學之所以陷入眾說紛紜莫衷一是之困境的原因。他對形而上學根據三個理念而形成的「理性心理學」、「理性宇宙論」和「理性神學」進行了全面系統的批判，給了傳統形而上學以毀滅性的打擊。在康德對形而上學的批判之中，最著名的是他關於理性二律背反的思想，而這些思想中最重要的則是第三組二律背反，亦即自由與必然的二律背反。
所謂「二律背反」指的是當理性迫使範疇作超驗的使用時，由於沒有經驗的依據，所以對於同一個對象就可能形成兩種相互對立的理論，而它們各自卻又都是自圓其說的。
以第三組二律背反為例。
正題是：僅僅用自然因果律是無法說明自然的，有必要假定自然有一個自由因。因為如果自然中的一切都服從於自然因果律，每個事物都有原因，而它的原因亦有原因，依此類推以至無窮，那麼這個因果系列就是永遠也不能完成的。但是既然一切事物都有原因，這個因果系列本身就也應該有一個原因，否則就會與因果法則相矛盾，所以有必要假定這個因果系列有一個原因，它自身是沒有原因的，即一個自由因。
反題是：沒有自由，世界上的一切都服從於自然因果律。因為自然因果律說的是一切事物都其原因，假如世界有一個自身不再有原因的自由因，那就會與自然因果律相矛盾。所以沒有自由，一切都是必然的。
康德認為，這組二律背反與其他二律背反一樣是由於理性將不是認識對象的自然整體當作認識對像所造成的，但是如果我們在現象與物自體之間做出區別就可以解決這個相互矛盾的二律背反。當我們說自然中的一切都服從自然因果律因而沒有自由的時候，它是對現象領域的規定。而當我們說有必要假定自然有一個自由因的時候，它指的則是物自體的領域。既然我們的表象歸根結底是由於外部事物的刺激而發生的，因此表象的系列就應該有一個原因，否則表象就可能是虛幻的。當然，我們無法從經驗上證明自然界本身是否有一個自由因，但是的確有一種存在是可以用自由因來說明的，這就是「人類理性」。人類理性能夠對自己發出應該做什麼的命令，因而它事實上是可以有自由的因果作用的。自然中只有必然存在的東西，而「應該」則屬於理性的能動作用。無論有多少自然的因素壓迫我的意志都不可能引起「應該」，也不可能制止「應該」。
自由與必然的二律背反在康德哲學中具有極其重要的意義，它是我們從理論理性過渡到實踐理性的惟一可能的途徑。因為這組二律背反的解決表明，我們雖然不可能認識自由，但是可以思維自由而不至於陷入矛盾。既然自由是可能的，那麼以自由為其前提和基礎的倫理學或者道德學說就是可能的。於是康德下面要做的工作就是證明道德和倫理學的可能性。
在西方哲學史上，康德對形而上學的批判是最深刻、最系統和最全面的，以至於現代西方哲學在批判形而上學時經常引之為自己的同道。然而，康德與現代哲學家們不同，他批判形而上學的目的並不是要徹底摧毀形而上學，而是試圖使形而上學獲得新生。因為在他看來，形而上學根源於人類理性要求超越自身的有限性而通達自由境界的最高理想，對人類理性來說這種理想無疑是合理的也是性命攸關的，因為這關係到它安身立命的根本問題，所以我們無論如何也要尋找到某種可能的方式來滿足理性的需要。因此，康德批判形而上學的目的是為了說明以往那種以科學自居的形而上學不但不可能而且有毀滅理性最高理想的危險，形而上學的出路不在科學知識而在道德自由之中。