辩证唯物主义自然观是辩证唯物主义的一个重要组成部分，指马克思主义对于包括人在内的自然界的总看法。它是由马克思和恩格斯在19世纪中期的自然科学革命性变革中确立的。
它主要包括以下的内容:
自然界的层次结构 现代科学表明，自然界具有无穷的连续系列的层次结构，每一层次又是这个系列的不连续的“关节点”，并表现为各种不同的物质形态。从微观尺度看，夸克(层子)组成了基本粒子，并服从于这一层次的特有规律，如量子色动力学定律。基本粒子，主要是质子和中子，由强相互作用结合为原子核。原子核和电子再通过电磁相互作用结合为原子，并进而结合为分子，如此等等。从量子场论来看，任何微观粒子都是相应的场量子，它们既是间断的粒子，又是连续的波，因而也可以称为“波粒子”。
从宏观尺度看，各种物体都是由原子-分子构成的，并且靠引力形成各种天体系统。如由太阳和行星组成太阳系，由太阳系一类的恒星组成银河系，由银河系一类的星系组成星系团以至于人们已知的最大宇宙系统──总星系。在地球上，分子不仅组成各种无机的宏观物体，而且还按照不同的复杂性程度组成有机分子、生物大分子、病毒、细胞以至于包含人类在内的各种生物有机体。因此，任何层次的物质形态都具有内部结构，都包含决定其性质的各种要素和它们的相互作用。自然界的层次结构是无穷尽的，人们对它们的认识也不会有终结。
自然界的无限发展 辩证唯物主义自然观认为，运动是物质存在的方式，任何物质形态都处于不停顿的运动变化之中，一切事物的发展过程都是进化和退化、前进运动和后退运动、向上分支和向下分支、偶然性和必然性的统一。
19世纪统计物理学说明，个别热分子服从于动力学规律，而大量分子所组成的系统则表现一种或然性行为，服从于统计规律。到20世纪，量子力学描写了微观客体的行为,它在本质上也是统计理论。而且可以认为,量子力学的这种统计特征来自单个粒子的行为方式，来自这些粒子运动的随机性。这样，偶然性就成为任何运动的本质属性，成为必然性所不可缺少的伴侣。现代生物学也证明,在生物进化过程中不仅基因变异是随机的,而且自然选择也不完全是定向的，因而进化的方向包含着偶然因素。根据一些生物学家的看法，在分子水平上的进化方向甚至不受自然选择的影响。也完全是随机的。这一切表明,自然界不是某种有目的的预定计划的展现,而是新的可能性的不断涌现，从而不断开辟着新的发展方向，并决定了自然界经历着真正的历史。
在19世纪，热力学第二定律第一次揭示了物理运动的不可逆性，表明孤立系统的增熵是一个退化过程。20世纪中叶自然科学判明，自然事物在本质上都是开放系统，都不断地同外界交换物质和能量，形成减熵的进化过程。因此，自然界总是不断变化发展的。任何物质系统都是在大量偶然的随机因素中发展着，这个发展过程在一定条件下表现为偶然性减少的进化过程，在另外的条件下则表现为必然性减少的退化过程。这样，自然界总是经历着进化和退化相统一的真正发展的历史，也是一些事物瓦解、另一些事物涌现的真正历史。
自然界的相互作用 辩证唯物主义自然观认为，自然界是各种事物相互作用的整体，也是各种作用过程的集合体。一切自然事物，小到原子、基本粒子，大到银河系、总星系，复杂到人、生物圈以至于社会圈，都是由各种不同要素组成的系统。自然界通过这些要素本身相互作用以及与外部环境的相互作用形成整体的功能和特性。这也是一个信息反馈的过程。物质系统可能通过负反馈调节输入而保持相对的稳态，也可能通过正反馈打破旧的稳态，建立新的稳态或趋于毁灭。因此，在这种动态作用过程中，每一层次的系统都会突现新的组合方式,具有更高的组织性,形成不同层次的物质形态。但是,不同层次的系统又有同构性。事物作为开放系统,处于内部和外部作用中，并且都具有一定的自我调节、自我组织的能力。从这个角度看，它们之间的不同仅仅是组织水平高低的问题，通常所谓的“目的性”无非是这种组织性的表现。不同的物质形态之间，首先是无机物同有机物之间、非生命同生命之间，并不存在不可逾越的鸿沟，并不存在神秘的“隐德莱希”、“活力”等等。物质结构每一层次的整体功能，也意味着趋向于更高层次的潜在可能性，并且在一定条件下确实会导致新的层次的突现。正因为如此，物质结构的无限层次，正好对应于发展过程的无穷系列;宇宙的空间结构图式，正好对应于宇宙在时间中的进化图景。
人和自然的统一 科学技术的发展不断改变着人同自然的关系，即人不是作为自然现象的单纯旁观者，而是自然过程的积极参与者;不仅自然界到处打上了人的烙印，而且人也在改造自然的过程中不断改造自己。新的技术革命延长了人脑，使人类有可能预见到自己活动更远的社会后果，更自觉地调节人同自然的关系。这就从根本上改变了人对自然的态度:人作为自然界的一部分，不能凌驾于自然之上，无限制地向自然界索取，而必须不断调节自己同自然的关系，使之和谐统一，并在这个前提下满足自己的需要。辩证唯物主义自然观主张人和自然共同构成一个有机的整体，人们只能在人同自然的相互作用中认识自然界以及认识人自己，建立人同自然相统一的辩证世界图景。
