經曆了多年的徹底脫毛，恩格斯掌握了十分淵博的自然科學知識。在這個基礎上逐漸形成一部偉大著作的輪廓。
二、一部論述自然科學辯證思想的偉大著作
1873年5月30日，恩格斯從倫敦寫信告訴正在曼徹斯特這個“自然科學的中心”訪問的馬克思：“今天早晨躺在床上，我腦子裏出現了下麵這些關於自然科學的辯證思想。”[10]接著他詳細敘述這些思想的內容，實際上提出了寫作一部宏大著作的輪廓。他的想法使馬克思非常高興，並得到著名化學家肖萊馬的讚賞。此後不久，他開始撰寫一部後來以《自然辯證法》聞名於世的著作。
促使恩格斯撰寫《自然辯證法》的原因，是為了反擊資產階級在思想理論戰線上的進攻，捍衛和發展馬克思主義哲學理論。巴黎公社失敗後，各國資產階級不僅在政治上對工人階級采取鎮壓措施，而且在思想理論方麵歪曲自然科學的最新成果，宣揚一係列反科學的謬論。如在生物學領域，德國生物學家畢希納於1872年出版了《人類過去、現在和將來在自然界中的地位》，公開宣揚庸俗唯物主義和社會達爾文主義，認為生存競爭是生物界和人類社會的共同規律，妄圖根據生存鬥爭來非難社會主義和經濟學。在數學、物理學、生物學等領域，也都出現了各種各樣對抗馬克思主義辯證唯物主義的反科學的資產階級思想流派。同時，絕大多數自然科學家還受到形而上學和傳統觀念的束縛，對自然科學的迅速發展所揭示出的自然界的辯證性質迷惑不解，思想上陷於極度的混亂，有些科學家甚至相信降神術和唯靈論。這種情況，嚴重影響自然科學的進一步發展，妨礙許多科學領域正在醞釀的重大突破。還應該看到，第一國際停止活動後，歐洲各國進入建立獨立工人政黨、準備力量迎接新的革命高潮的時期，迫切需要用馬克思主義理論武裝工人階級。上述情況，要求馬克思主義創始人對自然科學的最新成就進行理論概括，反擊資產階級在思想理論戰線的進攻，克服自然科學中思想混亂的局麵，引導自然科學家在探索真理的道路上繼續前進，並且用辯證的同時又是唯物主義的自然觀教育廣大工人階級，提高工人隊伍的理論水平。恩格斯就是為了完成這些重大任務而寫作《自然辯證法》的。
雖然恩格斯在1873年已經描繪了《自然辯證法》的輪廓，但是那時許多問題還未進一步思考。此後他全力以赴地大量閱讀各種科學著作，收集有關材料。到了1876年，才完成這部著作整個體係的構思。他在這年5月28日從海濱療養地蘭茲格特給馬克思的信中寫到：“在自然科學方麵，我感到我對於這個領域非常熟悉，我能在這方麵進行活動，雖然要十分小心，但畢竟有相當的自由和把握。”[11]他說，《自然辯證法》一書的清晰輪廓已經在自己頭腦中形成，許多細節已經作了推敲，有些問題已經研究成熟，有些問題需要進一步思考。從1873-1876年和1878-1883年，他大致寫成10篇較完整的論文，170多個劄記和片斷。後來由於馬克思逝世後需要整理《資本論》2、3卷和處理其他緊迫工作，沒有時間再來研究這個問題，因此這部著作未能最終完成。他在逝世前不久，把全部材料分為四類：（一）《辯證法和自然科學》；（二）《自然研究和辯證法》；（三）《自然辯證法》；（四）《數學和自然科學。不同的東西》。看來，他是十分渴望把這部著作整理完成的，可惜已經沒有時間。
《自然辯證法》一書是在恩格斯逝世30年後，於1925年第一次公之於世的。這部未完成的手稿內容十分豐富，論述極其精辟，許多光輝思想和科學預見對自然科學的發展有著重大的意義。該書全麵論述的辯證唯物主義自然觀，是哲學領域繼確立辯證唯物主義曆史觀之後的重大成就。