Fen bilimleri, doğa bilimleri ya da fennî bilimler olarak da adlandırılan, insanların maddi çevrelerini inceleyip bu çevreyi kontrol ve değiştirme amacıyla geliştirdikleri teknolojik bilgi bütünüdür. Bu disiplinler, gözlem ve deney temelli araştırmalarla elde edilen sistematik verileri içerir ve evrendeki olayların sebeplerini bilimsel yasalar çerçevesinde açıklamaya çalışır.
Doğa olaylarının oluş nedenlerini ortaya koyan bu yasalar, gelecekteki olayları öngörme imkanı sundukları için fen bilimlerini diğer bilim dallarına göre bir adım öne çıkarır.
Fen bilimleri, sosyal bilimlere göre daha nesnel bir yaklaşım sergiler; örneğin tarih her milletin kültürel değerlerine göre farklı yorumlanabilirken, fizik dalında Ohm kanunu laboratuvar ortamında tekrarlanabilir deneylerle kanıtlanabilir. Ancak disiplinlerarası çalışmaların artmasıyla fen ve sosyal bilimler arasındaki sınırlar bulanıklaşmıştır; nöropsikoloji bu geçişin güzel bir örneğidir.
Doğa bilimleri başlığı altında fizik, kimya ve biyoloji gibi temel dallar bulunur; biyoloji içinde botanik, moleküler biyoloji, mikrobiyoloji, genetik, zooloji, ekoloji, tıp gibi alt alanlar yer alır. Astronomi evrenin yapısını incelerken, yerküre bilimleri fiziki coğrafya, jeoloji, atmosfer bilimleri, klimatoloji, jeofizik, jeodezi, hidroloji, oşinografi, toprak bilimi, glasyiyoloji, jeomorfoloji, pedoloji, limnoloji, biyocoğrafya, mineraloji, çevre bilimi, hidrojeoloji, palinoloji ve paleoklimatoloji gibi birçok alt dalı kapsar.
Fen bilimlerinin teknik ve uygulamalı yönleri mühendislik ve mimarlık gibi alanları içerir; bilgisayar bilimleri ve mühendisliği, mekatronik, tarım ve ziraat mühendisliği, metalurji, havacılık ve uzay, biyomedikal, kimya, inşaat, elektrik‑elektronik, genetik, endüstri, makina, peyzaj mimarlığı, askeri, maden, nükleer enerji, yöneylem araştırması, robotik, yazılım, gıda ve işletme mühendisliği gibi birçok branş bu kapsamda yer alır.
Sağlık bilimleri ise tıp, veteriner hekimliği, diş hekimliği, eczacılık ve epidemiyoloji gibi disiplinleri kapsar. Matematik ise temel kuramlar (matematiksel mantık, küme kuramı, kategori kuramı), uygulamalı alanlar (matematiksel iktisat, istatistik, olasılık, finansal matematik, ayrık matematik, matematiksel fizik) ve klasik konular (cebir, geometri, analiz, topoloji) şeklinde sınıflandırılabilir.
