Đối tượng nghiên cứu của KHTN là các sự vật, hiện tượng, quá trình, các thuộc tính cơ bản về sự tồn tại, vận động của thế giới tự nhiên.Do đó, trong môn KHTN những nguyên lý/khái niệm chung nhất của thế giới tự nhiên được tích hợp xuyên suốt các mạch nội dung. Trong quá trình dạy học, các mạch nội dung được tổ chức sao cho vừa tích hợp theo nguyên lí của tự nhiên, vừa đảm bảo logic bên trong của từng mạch nội dung.

KHTN là khoa học có sự kết hợp nhuần nhuyễn lí thuyết với thực nghiệm. Vì vậy, thực hành, thí nghiệm trong phòng thực hành, phòng học bộ môn, ngoài thực địa có vai trò và ý nghĩa quan trọng, là hình thức dạy học đặc trưng của môn học này. Qua đó, năng lực tìm tòi, khám phá của học sinh được hình thành và phát triển. Nhiều kiến thức khoa học tự nhiên rất gần gũi với cuộc sống hằng ngày của học sinh, đây là điều kiện thuận lợi để tổ chức cho học sinh trải nghiệm, nâng cao năng lực nhận thức kiến thức khoa học, năng lực tìm tòi, khám phá và vận dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn. KHTN luôn đổi mới để đáp ứng yêu cầu của cuộc sống hiện đại. Do vậy giáo dục phổ thông cần phải liên tục cập nhật những thành tựu khoa học mới, phản ánh được những tiến bộ của các ngành khoa học, công nghệ và kĩ thuật. Đặc điểm này đòi hỏi chương trình môn KHTN phải tinh giản các nội dung có tính mô tả để tổ chức cho học sinh (HS) tìm tòi, nhận thức các kiến thức khoa học có tính nguyên lý, cơ sở cho quy trình ứng dụng khoa học vào thực tiễn cuộc sống. KHTN là môn học có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển toàn diện của HS, có vai trò nền tảng trong việc hình thành và phát triển thế giới quan khoa học của HS cấp trung học cơ sở. Cùng với các môn Toán học, Công nghệ và Tin học, môn Khoa học tự nhiên góp phần thúc đẩy giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) – một trong những hướng giáo dục đang được quan tâm phát triển trên thế giới cũng như ở Việt Nam, góp phần đáp ứng yêu cầu cung cấp nguồn nhân lực trẻ cho giai đoạn công nghiệp hoá và hiện đại hoá của đất nước.