19世紀(jì)50年代，恩格斯就開始注意對當(dāng)時的自然科學(xué)成果作哲學(xué)概括，從1870年起，著手系統(tǒng)研究自然科學(xué)的哲學(xué)問題。1873年2月初，他計(jì)劃寫一本類似《反畢希納論》的著作，以批判當(dāng)時流行的庸俗唯物主義。為此，他寫了第一批札記。同年5月30日，他在給馬克思的信中提出了運(yùn)動形式的轉(zhuǎn)化等思想。此時，他決定寫作一部內(nèi)容更為廣泛的著作。從1873年5月至1876年5月，恩格斯寫出“導(dǎo)言”和大量片段。1876年5月至1878年7月，他為了寫作《反杜林論》，暫時擱下了該書的寫作。1878年5月至1883年3月，他寫了該書幾乎所有的論文和相當(dāng)數(shù)量的片段。1883年3月馬克思逝世后，恩格斯為了整理馬克思的《資本論》遺稿，完全中斷了自己這部著作的寫作工作。直到他逝世前不久，才把這部著作的手稿分成了四束，并把其他有關(guān)材料歸并其中。

恩格斯逝世后，這部著作的手稿由當(dāng)時德國社會民主黨領(lǐng)導(dǎo)人E.伯恩斯坦掌握。伯恩斯坦僅僅分別在《新時代》雜志1896年第2號和1898年《世界新歷畫報(bào)》年鑒上發(fā)表了其中的兩篇論文，即《勞動在從猿到人轉(zhuǎn)變過程中的作用》和《神靈世界中的自然科學(xué)》，而把其余部分?jǐn)R置了30年。1924年春，蘇聯(lián)共產(chǎn)黨中央委員會派D.B.梁贊諾夫從伯恩斯坦手中拍攝了全部手稿，并準(zhǔn)備發(fā)表。這時，伯恩斯坦述說了他不發(fā)表恩格斯手稿的理由。據(jù)他說，在恩格斯逝世后不久，德國社會民主黨中央曾將馬克思與恩格斯關(guān)于數(shù)學(xué)與自然科學(xué)的遺稿交給黨員物理學(xué)家M.L.阿隆斯（1860～1919）審查。阿隆斯認(rèn)為它們“陳舊不堪”，不能發(fā)表，“因此，黨便不愿意單獨(dú)出版這些著作”。伯恩斯坦接著說，“而此后我曾想過阿隆斯對恩格斯的自然科學(xué)作品不會沒有成見及偏見，因?yàn)榘⒙∷故欠浅７磳q證法的”。因而伯恩斯坦在梁贊諾夫找他以后不久，又請A.愛因斯坦對此手稿發(fā)表意見。愛因斯坦于1924年6月30日給伯恩斯坦的信中認(rèn)為，從現(xiàn)代物理學(xué)和物理學(xué)史的眼光看，手稿無特殊價值，但值得公布，因?yàn)檫@是了解恩格斯思想的有價值的材料。1925年，手稿以《自然辯證法》為題作為《馬克思恩格斯文庫》第2卷用德文和俄譯文對照的形式在蘇聯(lián)第一次出版。這一版大體上是按照恩格斯寫作年代的次序編排的。1931年，該書編入《馬克思恩格斯全集》第1版第14卷。這個版本把論文排在前面，把片段、札記排在后面。1940年，在紐約出版了英譯本，英國生物學(xué)家J.B.S.霍爾丹寫了注釋和序言。1941年蘇聯(lián)出版了新的俄譯本，這個版本將論文和札記兩部分分別按照恩格斯所設(shè)想的總計(jì)劃草案作了編排。

《自然辯證法》現(xiàn)有28種文字的譯本。中文譯本最早譯出的是其中的一篇，即《勞動在從猿到人轉(zhuǎn)變過程中的作用》（陸一遠(yuǎn)譯，1928年由春潮書店出版）。1932年8月，上海神州國光社出版了杜畏之譯的《自然辯證法》全文，是根據(jù)1925年德俄對照本翻譯的。1950年，三聯(lián)書店出版了鄭易里的譯本。1955年3月，人民出版社出版曹葆華、于光遠(yuǎn)、謝寧的合譯本，是根據(jù)1953年的俄譯本譯出的，編排次序和1941年的俄譯本相同。中共中央馬克思恩格斯列寧斯大林著作編譯局的中譯本先后收編在人民出版社1966年出版的《馬克思恩格斯選集》第3卷和1971年出版的《馬克思恩格斯全集》第20卷中。1984年，人民出版社出版了于光遠(yuǎn)等重新翻譯的《自然辯證法》。這個譯本根據(jù)德文本并參照英文本作了校訂，糾正了以往中譯本中的一些錯處，增加了馬克思、恩格斯關(guān)于自然辯證法的一些通信，并根據(jù)自然科學(xué)的新成就，對書中的內(nèi)容重新作了一些注釋。在排列上也不同于以往的譯本，它是按問題分類編排的。

《自然辯證法》由10篇論文、169段札記、兩個計(jì)劃草案，總共181個部分組成。大部分論文和札記的內(nèi)容與兩個計(jì)劃草案相符合。根據(jù)“總計(jì)劃草案”的結(jié)構(gòu)，全書大致包括以下6個方面的內(nèi)容：

①關(guān)于自然科學(xué)史、自然觀史、自然史。主要反映在《導(dǎo)言》和有關(guān)札記中?！秾?dǎo)言》包括兩部分，前一部分概述了近代自然科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的歷史。恩格斯在該部分指出，與15世紀(jì)下半葉至18世紀(jì)自然科學(xué)水平和研究方法相適應(yīng)，形成了形而上學(xué)的自然觀（見機(jī)械唯物主義自然觀）。自然科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，在天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)方面打開了形而上學(xué)自然觀的缺口，說明了辯證唯物主義自然觀代之而起的必然性。恩格斯在《導(dǎo)言》的第2部分，根據(jù)當(dāng)時的自然科學(xué)材料，描述了從星云物質(zhì)到人類產(chǎn)生，即從低級到高級發(fā)展的分化過程，論述了自然界有限事物在有生有滅、有滅有生的大循環(huán)中無限發(fā)展的規(guī)律性。

②關(guān)于自然科學(xué)與哲學(xué)。主要反映在《〈反杜林論〉舊序·論辯證法》《神靈世界中的自然科學(xué)》這兩篇論文和有關(guān)札記中。在前一篇論文中，恩格斯說明了辯證法為自然科學(xué)提供了最正確的理論思維方法，論述了自然科學(xué)家自覺學(xué)習(xí)辯證哲學(xué)的必要性。后一篇論文以受經(jīng)驗(yàn)論思想束縛的自然科學(xué)墮入唯靈論的實(shí)例，生動地論證了“蔑視辯證法是不能不受懲罰的”。

③關(guān)于辯證法。主要反映在《辯證法》這篇論文和《偶然性和必然性》《關(guān)于判斷的分類》《關(guān)于耐格里的沒有能力認(rèn)識無限》等許多札記中。在這部分中，恩格斯根據(jù)當(dāng)時自然科學(xué)的材料論證了辯證法的基本規(guī)律和幾對重要范疇。《辯證法》這篇論文沒有寫完，只論述了量轉(zhuǎn)化為質(zhì)和質(zhì)轉(zhuǎn)化為量的規(guī)律。但是在札記中，作者對對立的相互滲透的規(guī)律有較多的論述。偶然性和必然性這對范疇，在書中也是作為一種對立統(tǒng)一的關(guān)系加以論述的。在一些札記中，恩格斯還闡明了主觀辯證法即辯證唯物主義認(rèn)識論和辯證邏輯的一些基本觀點(diǎn)，包含著對進(jìn)一步發(fā)展這些理論具有重要價值的思想，諸如概念的辯證本性、判斷的辯證分類、歸納和演繹的辯證關(guān)系、因果性的實(shí)踐檢驗(yàn)、假說的作用、對不可知論的批判等等。

④關(guān)于物質(zhì)運(yùn)動的基本形式和科學(xué)分類。主要反映在《運(yùn)動的基本形式》這一論文和《自然科學(xué)的辯證法》《關(guān)于“機(jī)械的”自然觀》等札記中。恩格斯在這里論述了辯證唯物主義關(guān)于物質(zhì)觀、運(yùn)動觀的一些基本原理，著重說明了物質(zhì)運(yùn)動基本形式之間的區(qū)別和聯(lián)系，并以此為基礎(chǔ)說明了各門自然科學(xué)之間的區(qū)別和聯(lián)系，同時還批判了將一切運(yùn)動形式歸結(jié)為機(jī)械運(yùn)動形式的機(jī)械論觀點(diǎn)。

⑤關(guān)于數(shù)學(xué)和各門自然科學(xué)的辯證內(nèi)容。主要反映在《運(yùn)動量度──功》《潮汐摩擦?？档潞蜏飞ぉづ_特》《熱》《電》等論文以及《關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中數(shù)學(xué)的無限的原型》等有關(guān)札記中。恩格斯在這一部分里，從當(dāng)時數(shù)學(xué)和各門自然科學(xué)的具體內(nèi)容論證了唯物辯證法的正確性，并運(yùn)用辯證法對當(dāng)時自然科學(xué)中的某些重大理論問題作了分析，提出了一些原則性的科學(xué)預(yù)見。

⑥關(guān)于勞動創(chuàng)造人的理論。恩格斯通過《勞動在從猿到人轉(zhuǎn)變過程中的作用》這篇論文，論述了勞動在人類起源中的決定性作用、勞動是人與動物的本質(zhì)區(qū)別，并指出了人類只有過渡到共產(chǎn)主義，才能成為社會和自然界的真正主人。這篇論文把自然辯證法和社會辯證法即歷史唯物主義銜接了起來。

《自然辯證法》一書對馬克思主義哲學(xué)的發(fā)展，對自然科學(xué)哲學(xué)問題的研究，具有重要的意義。這主要表現(xiàn)在3個方面：①該書第一次系統(tǒng)地闡述了辯證唯物主義自然觀，并通過對當(dāng)時自然科學(xué)成果的哲學(xué)概括，豐富和發(fā)展了馬克思主義哲學(xué)的基本原理。第一次將唯物辯證法的主要規(guī)律概括為三條，即質(zhì)量互變規(guī)律、對立統(tǒng)一規(guī)律、否定之否定規(guī)律，同時還明確提出了辯證邏輯的一些論點(diǎn)等等。②開拓了馬克思主義哲學(xué)研究的一個新領(lǐng)域，為馬克思主義的自然觀、自然科學(xué)觀、科學(xué)方法論和科學(xué)社會學(xué)的研究奠定了理論基礎(chǔ)，后代學(xué)者將如上幾方面的研究視為馬克思主義哲學(xué)的“自然辯證法”分支學(xué)科。③運(yùn)用唯物辯證法對當(dāng)時自然科學(xué)發(fā)展中的一些重要問題作出了很有見地的分析，提出了一些重要的科學(xué)預(yù)見，對機(jī)械運(yùn)動中兩種量變的爭論作了歷史的總結(jié)：對原子可分、電運(yùn)動的物質(zhì)基礎(chǔ)、放射到太空中去的熱能重新集結(jié)、物理學(xué)和化學(xué)之間邊緣科學(xué)的發(fā)展、人工合成蛋白質(zhì)的可能、非細(xì)胞生命的存在等作了預(yù)見。這些預(yù)見在以后的科學(xué)發(fā)展中均得到了證實(shí)。

從現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的角度看，《自然辯證法》中引述的許多自然科學(xué)材料和個別原理已經(jīng)過時或不足了，如“以太粒子”“生命是蛋白體的存在方式”等等。但是，書中所闡述的基本原理、基本方法，仍然對自然科學(xué)理論研究具有重要的指導(dǎo)意義。但即使在這方面也還需要根據(jù)現(xiàn)代自然科學(xué)的發(fā)展加以豐富和發(fā)展。

《自然辯證法》是恩格斯自然哲學(xué)研究的重要成果，是其整體性自然思想的集中體現(xiàn)，他將辯證唯物主義引入對自然科學(xué)發(fā)展的觀察中，提出了辯證唯物主義的生態(tài)觀；將自然辯證法應(yīng)用于人類認(rèn)識世界、改造世界的具體實(shí)踐中，構(gòu)建了生態(tài)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的價值觀基礎(chǔ)；批判了資本主義的反生態(tài)性，探求了從制度變革中找尋人和自然和解的方案。