基礎科學（fundamental science），或稱基礎研究（basic research），是研究自然界最基本的事物與作用和之間的相互關係，以及規律的科學。按照還原論的邏輯，一切的現象都可以追溯到基礎科學的研究。生物學、化學、物理學都是基礎科學，而工程學不是。基礎科學和應用科學是不同的。基礎科學可能沒有直接的應用。基礎科學的研究建立在受控制的實驗和仔細觀察的基礎上（儘管這些方式不能分清基礎科學與應用科學）。基礎科學的研究依靠得到確定的證據和有價值的理論進行推演。傳統上認為基礎科學與自然科學密切相關。