作为马克思主义哲学重要领域的自然辩证法，有其历史的渊源。从I.康德于1755年和P.-S.拉普拉斯于1796年提出星云说，试图揭示天体演化的历史开始，形而上学的自然观被打开了第一个缺口。19世纪以来，自然科学有了一系列重大发现，其中，能量转化、细胞学说和进化论，被恩格斯称之为自然科学中彻底动摇了形而上学自然观的三大发现。
这一切都从不同方面揭示了自然界的历史发展和普遍联系，充分展示了整个自然科学从经验到理论、从分析到综合的发展过程。马克思主义的自然辩证法是在19世纪自然科学发展的基础上建立起来的。从哲学思想的渊源上说，它依据自然科学发展的成果，对德国古典哲学中的唯心主义辩证法进行了唯物主义的改造。马克思和恩格斯形成他们的新哲学世界观，始于19世纪40年代。他们关于自然辩证法思想的萌芽，也产生于这一时期。系统地研究、建立和阐明马克思主义自然辩证法，主要是由恩格斯从19世纪50年代后期起进行的。在《反杜林论》哲学篇和《自然辩证法》手稿中，恩格斯依据当时的自然科学成果描绘了整个自然界发展的辩证图景，运用丰富的自然科学材料阐发了辩证法的基本规律，研究了各门自然科学的辩证内容。
他把自然科学所揭示的自然界的辩证法同自然科学认识发展和研究方法的辩证法联系起来研究，并认为从根本上来说认识的辩证法是客观的辩证法的反映，指出辩证法是唯一的、最高度地适合于自然观的这一发展阶段的思维方法。马克思和恩格斯很重视研究人和自然的关系，研究了自然科学和技术在社会发展中的作用和在社会中的发展规律。恩格斯提出18世纪科学和哲学结合的结果就是唯物主义、启蒙时代和法国的政治革命，科学和实践结合的结果就是英国的社会革命等著名论断。马克思在研究政治经济学的过程中，详细地研究了技术史，论述了自然科学和技术在现代生产和现代社会中的作用。自然辩证法的产生不仅对马克思主义哲学，而且对整个马克思主义革命学说有重要意义。