自然辯證法是由恩格斯開創的、以他未完成的著作《自然辯證法》為标志的馬克思主義哲學的一個新領域。

自然辯證法研究的是自然的辯證法和自然科學的辯證法，它既是辯證的自然觀和自然科學觀，又是自然科學研究的認識論和方法論，即馬克思主義的自然哲學、科學哲學和技術哲學。

首先，自然辯證法研究自然宇宙、生命界的系統層次結構和發展演化規律，研究自然、生物、人類社會的辯證關系，并由此研究唯物辯證法的基本範疇，如：物質、意識、運動、時間、空間、系統、信息、規律等在自然界演化中的作用、辯證法的基本規律如對立統一規律、質量互變規律、否定之否定規律和以成對範疇形式出現的一系列規律，如：原因與結果、本質與現象、必然性與偶然性、結構與功能、有限與無限、可逆與不可逆、有序與混沌、确定性與随機性等等在自然界中的表現，以幫助人們樹立科學的自然觀。

其次，自然辯證法概括總結自然科學研究的辯證法，為人們提供正确的認識論和方法論，如：自然科學研究的認識過程的規律性、自然科學的經驗認識方法、自然科學的理論思維方法、自然科學認識中的科學語言問題、自然科學知識發展的一般規律與模式等。

自然科學研究是一種發現未知事物的研究活動，是對自然界的認識活動，需要以正确的認識觀和方法論為指導。對上述問題的正确認識，是從事科學研究和創新的基礎。

第三，自然辯證法還研究科學的社會功能和曆史作用，以幫助人們建立符合時代要求的自然科學觀。

自然科學既是一種認識現象，是人類對自然界的反映，又是一種社會現象，是人類改造自然的社會實踐活動，具有社會意識形态和社會生産力的兩重性。

自然科學辯證法研究對象主要包括：

作為第一生産力的科學技術的社會功能與作用，科學技術轉化為生産力的規律，科技産業生産力的發展規律，科學作為生産力與政治、經濟、軍事、國際關系、教育、社會的相互關系及其發展規律，科學作為社會意識形态與哲學、宗教、道德、法律、藝術、文化的相互關系等。

能否擁有正确的科學觀，将直接影響科學工作者從事科學研究的目的和價值取向，尤其在當今時代，科學技術的發展要求科學工作者有越來越高的社會責任感和道德觀念，也就是說人類社會發展掌握在科學家和科學工作者手中，科學工作者樹立正确的科學觀就顯得更為重要。

在西方科學界，自然辯證法的研究被稱之為“自然哲學”或“科學哲學”，前蘇聯稱之為“自然科學的哲學問題”。

德國哲學家莫裡茨·石裡克在其所著《自然哲學》一書中，曾把自然哲學的任務确定為：“①為獲得全部自然過程的完整圖像而對知識進行綜合；以及②對自然科學的各個基礎在認識論上加以辯白。”

認識和研究自然界整體，是人類理性的一種自然傾向，自然哲學就是人類以抽象的思辨的方式提供自然界整體知識的哲學理論，它涉及人們對于自然界以及人與自然關系的總觀點即自然觀，成為人們的世界觀、宇宙觀不可分割的組成部分。

在恩格斯創立“自然辯證法”學說之前，随着古代科學技術的發展，人類對自然界所作出的理性概括，即自然哲學思想也不斷演化。