《自然辩证法概论》的内容除绪论外共分四章，另外在每章最后还附有与本章内容相关的“问题讨论”。绪论简单介绍了自然辩证法的学科性质、研究内容和历史发展。第一章“马克思主义自然观”力图说明，马克思主义自然观是在古代朴素唯物主义自然观、近代机械唯物主义自然观的基础上创立的，其核心是辩证唯物主义自然观，它在当代的发展是系统自然观、人工自然观和生态自然观。第二章“科学究竟是什么”，讨论科学的概念和科学的特征、科学活动的基本规范（普遍主义、公有主义、竞争性、不谋私利的精神和有条理的怀疑主义）、科学与非科学的划界、科学发展的内在矛盾（科学理论与实验的矛盾、不同理论之间的矛盾、科学的分化与综合、科学的继承与创新）和科学发展的模式及其动力（逻辑实证主义的累积式科学发展模式、波普尔的证伪主义科学发展模式、库恩的历史主义科学发展模式和马克思主义关于科学发展模式的基本观点）等内容。第三章“科学思维的艺术”，讲述的是马克思主义的科学方法论，主要涉及到科学研究过程中的一个非常基本、非常重要的问题——科学事实、科学观察与科学理论的关系，以及科学研究与科学理论创立中的一些基本的方法，如演绎、归纳与批判性思维、类比、溯因与创造性思维等方法。第四章“科学技术与社会发展”主要论述自近代科学技术产生以来其对人类社会发展的促进作用，包括推动人类物质文明的发展、推动人类精神文明进步和促进社会结构的变革等方面。