El propósito del presente estudio fue analizar cómo los docentes del 4° grado del nivel secundaria en el área de Ciencia, Tecnología y Ambiente de la UGEL 05, Lima, aplicaron la estrategia de investigación dirigida en la enseñanza de la ciencia. El estudio fue de tipo cualitativo, nivel descriptivo y diseño estudio de casos. La muestra estuvo conformada por dos docentes de diferentes Instituciones Educativas del ámbito de la UGEL 05, quienes participaron en el Programa de Especialización y Actualización Docente llevado a cabo por el Ministerio de Educación entre los años 2010 y 2014. Para la recolección de los datos, se utilizaron las técnicas de observación y entrevista semiestructurada con los respectivos instrumentos, guía de observación y guía de entrevista. Se concluye que los docentes aplican la estrategia de la investigación dirigida, con ciertas limitaciones y dificultades debido al escaso conocimiento y claridad en los procesos didácticos de los distintos momentos de esta estrategia. Así mismo, se evidenció escaso conocimiento de la conceptualización y dificultades en la presentación de situaciones problemáticas, el planteamiento del problema y elaboración de conclusiones, momentos determinantes en el proceso investigativo que al no ser realizados adecuadamente, dificultan el logro de aprendizajes y desarrollo de capacidades y habilidades investigativas en los estudiantes.