科學部按照《國家自然科學基金項目管理條例》的相關要求遴選同行評審專家，對研究內容相近的申請項目進行匯總後送同行評審專家進行評審。同行評審專家對提交的項目進行逐項評審，對研究內容相近的申請項目進行綜合分析。每個申請項目應有不少於5份有效的同行評審意見，跨領域申請還需有相關領域專家的同行評審意見。
科學部將在分析總結同行評審意見的基礎上，將申請和同行評審材料提交專家評審組會議審議，並可根據需要邀請部分專家參加評審。申請人壹般需要出席會議進行答辯。原則上，相似研究領域的項目應進行集中評審。必要時，部分研究領域可單獨組織評審會議，參加會議的專家不得少於7人，並以專家評審組成員為主。重點項目的評審要考慮以下幾個方面:1，科學問題明確，學術思想創新，研究目標先進，研究方案合理，具備必要的研究條件；2、具有高水平、活躍在科學前沿的學術帶頭人和精幹的研究團隊；3.具有紮實的研究基礎，有望取得突破性進展；4.要有合理的預算。
重點項目的評審應堅持擇優和重點支持的原則，不建議將幾個申請項目組織成壹個項目；承擔過自然科學基金項目的申請人，還應當將原項目的完成情況作為新申請評審的參考。自然科學基金委推薦資助的項目，由半數以上專家投票決定。科學部將項目評審結果送委員會分管主任進行逐項評審，並報委員會會議審批。根據審批結果，向基金資助項目的依托單位和負責人發出批準通知，向基金資助項目的依托單位和申請人發出不批準通知及理由。