20世纪80年代初，中国科学院89位院士(学部委员)致函建议借鉴国际成功经验，设立面向全国的自然科学基金，于1986年2月14日正式批准成立国家自然科学基金委员会（简称自然科学基金委，英文名称为National Natural Science Foundation of China，缩写为NSFC）。
新时代应有新面貌新作为。第八届国家自然科学基金委员会第一次全体委员会议确立了构建新时代科学基金体系的改革目标和深化改革方案：基于科学问题属性分类的资助导向；负责任、讲信誉、计贡献的智能辅助分类评审机制；源于知识体系逻辑结构、促进知识和应用融合的学科布局。
组织架构
咨询委员会：
分为国家自然科学基金委员会咨询委员会和科学部专家咨询委员会
国家自然科学基金委员会咨询委员会对国家自然科学基金发展战略、管理机制、资助政策、资助领域方向及关键科学问题提出咨询意见，充分发挥高层次战略科学家对科学基金工作的指导和咨询作用。咨委会实行席位制，由中国科学院各学部常务委员会主任、各专门委员会主任，中国工程院各学部常务委员会主任、咨询工作委员会主任以及其他有关部门领导同志组成。
科学部专家咨询委员会负责对科学部的优先领域和资助格局、重大研究计划和重大项目立项、学科发展战略等具有战略性的资助决策与管理工作提供咨询建议和指导性意见。科学部专家咨询委员会委员实行任期制，主要由相关领域的战略科学家组成，主任由科学部主任兼任。自2002年以来已组建七届科学部专家咨询委员会（医学科学部为第四届），成员由154位专家组成。
监督委员会：
在自然科学基金委领导下独立开展科学基金监督工作，向自然科学基金全体委员会会议报告工作。监督委员会由基金聘请有关科学家和管理专家的组成，实行任期制。第五届自然科学基金委监督委员会组建于2018年5月，主任为陈宜瑜院士。
学部：
数学物理科学部、化学科学部、生命科学部、地球科学部、工程与材料科学部、信息科学部、管理科学部、医学科学部等八大学部负责基金项目的具体管理工作。
职能部门
办公室、计划局、政策局、财务局、人事局、科研诚信建设办公室和机关党委是国家自然科学基金委员会的职能机构，负责自然科学基金委综合办公、计划协调、政策制定、人事管理和诚信建设等工作。
国家合作局负责国际交流与合作项目的具体管理工作。
直属单位
机关服务中心、国际交流中心、科学传播与成果转化中心（科学基金杂志社）、中德科学基金研究交流中心
主要领导
李静海，男，汉族，1956年出生，山西忻州人。研究员，工学博士。现任国家自然科学基金委员会主任、党组书记。主要从事颗粒流体两相反应系统量化设计和放大研究，建立了能量最小多尺度（EMMS）模型，应用于复杂系统模拟和工业过程仿真，在该模型的扩展过程中，发展了多尺度计算模式并提出介尺度科学。中国科学院院士，第三世界科学院院士，瑞士工程院、英国皇家工程院、澳大利亚工程院外籍院士。担任中国科协副主席、国际科学理事会（ICSU）主管科学计划与评估的副主席，多个国际期刊的编委或国际顾问。曾任中国科学院副院长、亚洲科学院理事会主席等。
资助格局
国家自然科学基金经过多年发展，其资助格局目前基本可分为“项目”和“人才”两大资助体系，两个体系是相辅相成，互相交叉和互相促进。项目资助体系以面上项目、重点项目和重大项目为主，构成自然科学基金项目资助的三个层次，同时根据需要设有若干专项类项目和国际合作与交流项目。
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