自然科学革命不仅改变了整个科学的面貌和发展方向，而且引起了整个科学界思维方式的改变，从而把人对自然的认识推进到一个新的阶段，并在一定程度上推动人类社会的前进。自然科学革命有时也在较弱的意义上泛指某一学科的理论变革，如18世纪化学领域中氧化说(见燃素说和氧化说)和原子论（见原子－分子论）的提出，19世纪物理学领域中热力学理论和电磁理论的建立，20世纪的天文学革命、分子生物学革命等等。

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，有时也表现为同新理论之间的矛盾。革命的实际进程总是先由个别科学家打破传统的思维方式，自觉不自觉地建立起某种新的思维方式，从而发现和识别新的事实，或者从全新的角度看待已知的事实，发现新的意义，并由此建立起逐步为科学界普遍接受的新理论。因此，自然科学革命的主要标志是思维方式的变革。这种革命往往经历不同的进程。一般情况是观察事实积累到一定程度，特别是由于发现了某一意义重大的新事实，引起原有理论及其思维方式的危机，于是科学的逐渐进步就让位于科学的革命飞跃,新的理论扬弃原有的理论,成为占统治地位的理论。有时事实的积累也可能只导致原有理论的逐步拓广，并不经过一种理论扬弃另一种理论的突变过程。但不论出现哪种情况，科学革命都不意味着科学进步过程的绝对中断。

因为，实验事实总是不断地积累着，其中绝大部分都构成了科学的永恒的财富；新理论和旧理论之间也总是存在着继承关系，而且在这种继承关系的特定形式──对应关系中，旧理论总是作为新理论的局部情况而包括在新理论之内。因此，科学的发展进程既不是单纯的量的积累，也不是永不间断的革命。科学革命总是在同科学进步互相依存、互相转化中发展的。

自然科学革命对科学本身的发展乃至人类社会的进步具有重大的意义。近代自然科学是在革命中诞生的。N.哥白尼的“日心说”使整个自然科学挣脱了宗教的束缚，展开了自己的发展历史。17世纪末18世纪初牛顿力学(见I.牛顿) 沿着这个方向奠定了近代科学的理论基础。19世纪C.R.达尔文所创立的进化论不仅革新了整个传统生物学，并且有力地促进了人类社会的进步。20世纪相对论、量子力学所引起的物理学革命为现代科学开辟了全新的发展方向。20世纪中叶以来的科学技术革命也正在对人类社会产生日益深远的影响。