自然科学含括了许多领域的研究，被含括的领域是约定俗成的，就如现今字面上所表现出来的意义一般。因此关于自然科学的传统描述是研究我们周遭有关地球、寰宇中物质的、非人文方面的学问。作为一个统称，自然科学一方面是为了与神学及社会科学区别，另一方面则是为了区别人文、艺术等。数学本身并非一门自然科学，但是为自然科学提供了许多核心方法。自然科学通常试著解释世界是依照自然程序而运作，而非经由神性的方式。自然科学一词也是用来定位“科学”是遵守科学方法的一个学科。
顺著传统用法而来，近来“自然科学”一词有时被以更贴近它日常的意思方式来使用。在这个意义下，自然科学可被理解为生物科学（涉及生物学程序），并以区辨物理科学（涉及宇宙的物理及化学法则）及化学科学。
自然科学各领域
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自然科学是研究大自然中有机或无机的事物和现象的科学。自然科学包括物理学、化学、地质学、生物学等等。关于数学是否是自然科学存在着争议。有人认为数学是一门人文科学，也有人认为数学是哲学的分支，是逻辑学的一部分。但数学与自然科学之间息息相关的关系是无可争辩的。
18世纪以前自然科学与哲学几乎不可分开。古希腊的哲学家也同时是自然科学家。勒奈·笛卡尔、戈特弗里德·威廉·莱布尼茨、约翰·洛克等等著名的自然科学也同时是哲学家。一些人认为亚里士多德是自然科学的创始人，伽利略·伽利莱被认可为将实验引入自然科学的第一人。
自然科学的根本目的在于寻找自然现象的来因。自然科学认为超自然的、随意的和自相矛盾的实验是不存在的。自然科学的最重要的两个支柱是观察和逻辑推理。由对自然的观察和逻辑推理自然科学可以引导出大自然中的规律。假如观察的现象与规律的预言不同，那么要么是因为观察中有错误，要么是因为至此为止被认为是正确的规律是错误的。一个超自然因素是不存在的。
此外，与自然科学不同的还有人文科学、社会科学和工程科学等。
