《自然辩证法概论》按照“客观辩证法—主观辩证法—主观辩证法与客观辩证法相统一”的逻辑主线，系统陈述了马克思主义自然观、马克思主义科学技术方法论以及马克思主义科学技术系统论和社会论、中国马克思主义科学技术观与创新型国家的理论内容。其中，马克思主义自然观按照从形成到发展的线索，展开为“朴素唯物主义自然观—机械唯物主义自然观—辩证唯物主义自然观”和系统自然观、人工自然观和生态自然观；马克思主义科学技术方法论按照从科学技术研究的思维方法到科学技术活动的方法之线索，安排其内容；科学技术观按照从静态研究到动态考察、从科学技术自身到科学技术与社会（STS）的线索进行展开，最后归结到中国马克思主义科学技术观与创新型国家建设。