วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ (
อังกฤษ: natural science) หมายถึงกลุ่มของสาขาวิชาทาง
วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ อย่างไรก็ตามการจัดให้สาขาใดสาขาหนึ่งอยู่ในวิทยาศาสตร์ธรรมชาตินั้น ขึ้นอยู่กับทั้งข้อตกลงในอดีตและความหมายสาขาในปัจจุบันตามธรรมเนียมดั้งเดิม ความหมายของ
วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ คือสาขาที่ศึกษาเกี่ยวกับโลกและสรรพสิ่งรอบๆ ตัว (ที่เรียกว่า
ธรรมชาติ) ในมุมมองทางกายภาพ วิทยาศาสตร์ธรรมชาติเป็นพื้นฐานให้กับ
วิทยาศาสตร์ประยุกต์ เมื่อพิจารณารวมกันแล้ววิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิทยาศาสตร์ประยุกต์แตกต่างจากทั้ง
สังคมศาสตร์ และ
มนุษยศาสตร์ เทววิทยา หรือ
ศิลปะ ส่วนวิชา
คณิตศาสตร์นั้นไม่ถูกจัดให้เป็นวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ แต่ได้สร้างเครื่องมือและแนวทางที่ใช้ในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ วิทยาศาสตร์ธรรมชาติมีเป้าหมายเพื่ออธิบายการทำงานของโลกด้วยกระบวนการธรรมชาติ แทนที่จะใช้คำอธิบายที่มีรากฐานมาจาก
สิ่งศักดิ์สิทธิ์ คำว่าวิทยาศาสตร์ธรรมชาติยังถูกใช้เพื่อแยกแยะ "วิทยาศาสตร์" ที่เป็นสาขาวิชาที่ทำการศึกษาด้วย
ระเบียบวิธีทางวิทยาศาสตร์ ออกจาก
ปรัชญาธรรมชาติควบคู่ไปกับการความหมายแบบดั้งเดิม ปัจจุบันคำว่า "วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ" ถูกใช้ในความหมายใกล้เคียงกับความหมายตามรูปศัพท์มากขึ้น ในความหมายนี้ "วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ" จะถูกใช้แทนคำว่า
วิทยาศาสตร์ชีวภาพซึ่งสนใจกระบวนการทางชีวภาพ ในลักษณะที่แตกต่างจาก
วิทยาศาสตร์กายภาพที่พิจารณากฎเกณฑ์พื้นฐานของธรรมชาติทางฟิสิกส์และเคมี