自然科学革命，是由自然科学前沿新发现和崭新的科学基本概念与理论的确立所导致的自然科学知识体系的根本变革。有时也泛指某一学科的理论变革，如20世纪的天文学革命、分子生物学革命等。自然科学革命的根本原因是自然科学同社会实践的矛盾，通常表现为原有理论同新实践之间的矛盾，有时也表现为同新理论之间的矛盾。一次自然科学革命是以一定时期内的科学知识体系为主要标志的。一般认为从哥白尼1543年发表《天体运行论》开始的近代科学革命到牛顿1687年发表《自然科学的数学原理》，属于近代自然科学革命时期，出现了牛顿力学体系；到1895年伦琴（Wilhelm Konard Rontgen）发现X射线，继而接连发现放射性、电子、镭、量子论、相对论、原子有核结构，形成量子力学，使经典的科学概念和理论发生了根本的变革，出现了现代物理学革命；此后又有了天体演化理论、宇宙大爆炸理论和发现了DNA双螺旋结构，出现了分子生物学，使自然科学革命从非生物界扩展到生物界。一般认为现代自然科学革命尚未结束。科学革命的发生，还推动了相应的技术革命和产业革命的出现，使人类的科学、技术和产业发生崭新的变化，深刻改变人的生活方式。