20世紀80年代初，中國科學院89位院士(學部委員)致函黨中央、國務院，建議借鑒國際成功經驗，設立面向全國的自然科學基金，得到黨中央、國務院的首肯。隨後，在小平同誌的親切關懷下，國務院於1986年2月14日正式批準成立國家自然科學基金委員會（簡稱自然科學基金委，英文名稱為National Natural Science Foundation of China，縮寫為NSFC）。
自成立以來，在黨中央、國務院的正確領導下,在國務院有關部門及廣大科技工作者的支持下，自然科學基金委堅持以支持基礎研究為主線，以深化改革為動力，確立了依靠專家、發揚民主、擇優支持、公正合理的評審原則，建立了科學民主、平等競爭、鼓勵創新的運行機制，健全了決策、執行、監督、咨詢相互協調的管理體系，形成了以《國家自然科學基金條例》為核心、包括組織管理、程序管理、資金管理、監督保障在內的規章制度體系，形成了包括探索、人才、工具、融合四大系列組成的資助格局。國家自然科學基金聚焦基礎、前沿、人才，註重創新團隊和學科交叉，為全面培育我國源頭創新能力作出了重要貢獻，成為我國支持基礎研究的主渠道。2018年，根據《深化黨和國家機構改革方案》，自然科學基金委由國務院直屬事業單位改由科學技術部管理，依法管理國家自然科學基金，相對獨立運行，負責資助計劃、項目設置和評審、立項、監督等組織實施工作。
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