Phương pháp luận nghiên cứu của kinh tế công cộng là phương pháp phân tích thực chứng và phương pháp phân tích chuẩn tắc.
Phương pháp phân tích thực chứng xuất phát từ các sự kiện có thể quan sát được trong nền kinh tế để mô tả, phản ánh, phân tích những sự kiện, những mối quan hệ đã xảy ra để trả lời câu hỏi vì sao, như thế nào một cách khách quan.
Mục tiêu của phân tích thực chứng là xem xã hội ra quyết định như thế nào về tiêu dùng, sản xuất và trao đổi hàng hóa, nó vừa có mục đích giải thích nguyên nhân hoạt động của nền kinh tế vừa cho phép dự báo về cách phản ứng của nền kinh tế trước những biến động.
Phương pháp phân tích chuẩn tắc là phương pháp dựa trên các nhận định chủ quan để đưa ra các nhận xét hoặc chính sách kinh tế cần có để nền kinh tế đạt tới những mục tiêu mong muốn. Kinh tế công cộng địi hỏi chính phủ phải đưa ra các chính sách kinh tế dựa trên các phân tích cả thực chứng lẫn chuẩn tắc.
Kinh tế công cộng sử dụng các công cụ cơ bản của kinh tế học là đồ thị và mơ hình hố.
Phương pháp đồ thị là phương pháp mơ tả và phân tích các hiện tượng, quá trình kinh tế, sử dụng phương trình hay đồ thị để biểu thị một cách rõ ràng, trực giác các mối quan hệ kinh tế, các hiện tượng, q trình kinh tế. Do có tính khái qt cao, phân tích bằng đồ thị đặc biệt có tác dụng khi mơ tả và phân tích các hiện tượng kinh tế tổng quát, trừu tượng. Phương pháp mơ hình hố: khi phân tích hiệu quả các chính sách khác nhau các nhà kinh tế sử dụng các mơ hình. Mơ hình kinh tế cũng như mơ hình máy bay, cố gắng mơ phỏng những đặc điểm cơ bản nhất của máy bay hay của nền kinh tế. Xây dựng mơ hình để có thể hiểu được những mối quan hệ kinh tế cơ bản trong nền kinh tế một cách đơn giản nhất. Khi xây dụng mơ hình người ta bỏ qua những chi tiết, những tác động thứ yếu mà chỉ quan tâm tới số lớn, tới những mối quan hệ cơ bản, vì vậy gắn với mỗi mơ hình là những giả định. Vì thế, các mơ hình được coi là những khuôn mẫu để người ta tư duy về các vấn đề kinh tế. Mơ hình cho phép người ta trừu tượng hóa từ thực tế và do vậy làm cho cơng việc nghiên cứu đơn giản hơn.
Mơ hình giúp cho người ta có thể nắm bắt được lơ gic của các sự kiện một cách dễ dàng hơn, do đó, đây là cơng cụ hữu ích để phân tích các hành vi kinh tế của con người cũng như sự vận hành của nền kinh tế. Sử dụng mơ hình kinh tế để hình dung và phân tích về thế giới kinh tế thực cũng giống như người ta dùng bản đồ địa chất để hình dung về các mỏ khống sản, dùng mơ hình giải phẫu cơ thể người để hình dung về con người dưới góc nhìn sinh học.