基金项目的立项、遴选和管理工作须遵循"依靠专家、发扬民主、择优支持、公正合理"的原则和"平等竞争、科学民主、激励创新"的运行机制，执行回避和保密的有关规定，接受科技界和社会的监督。
基金项目的评审要把源头创新与研究价值作为重要标准，注重申请者的创新潜力和人文素质；提倡"百花齐放、百家争鸣"，鼓励科技工作者积极探索，树立敢为人先的意识。
基金项目的评审一般按照初审、同行专家评议、专家评审组或专业委员会评审的程序进行。
自然科学基金委科学部负责申请项目的初审。有下列情况之一者，不予继续评议和评审：
1）申请者不具备申请资格或违反了自然科学基金委的有关规定；
2）申请手续不完备或申请书不符合要求；
3）申请项目主体内容不符合国家自然科学基金资助范围或申请经费超出基金项目资助能力；
4）申请者以往获资助项目执行不力。
同行评议是指同行评议专家对申请项目的创新性、研究价值、研究目标、研究方案等做出独立的判断和评价，一般采取通讯评议方式。
申请者可提出不超过三位不宜评议其申请项目的同行评议专家（须注明所属单位）并说明理由，供遴选同行评议专家时参考。自然科学基金委科学部对此信息保密。
自然科学基金委负责组建专家评审组或专业评审委员会，其成员除具备同行评议专家的基本条件外，还应具有较强的战略意识和较广的知识面。专家评审组或专业评审委员会在同行评议的基础上提出项目资助建议或审定资助项目；参与学科发展战略和项目指南的制订；对基金管理工作等进行咨询。专家参加评审工作时不代表部门和单位，应自觉维护科学基金评审工作的科学性和公正性。
在专家评议评审的基础上，自然科学基金委委务会议对不同层次、不同类型的项目或资助方案予以批准或授权批准，自然科学基金委兼职专家在任期间申请的项目须专门审查批准。
面上项目评审与批准按科学部初审、同行专家评议、专家评审组评审、委务会议审批的程序进行。
自然科学基金委科学部的科学处按照《国家自然科学基金项目管理规定》的要求对所受理的申请项目进行初审。不符合要求的项目经科学部核准后不予继续评审。
对通过初审的申请项目，科学处按《国家自然科学基金项目管理规定》要求选择同行专家进行评议，一般采取通讯评议方式。内容相近的申请项目应尽可能选择同一组专家评议。学科交叉的申请项目应选择所涉及不同学科的专家评议。
每项申请一般由五位同行专家评议，可作为评审依据的有效同行评议意见不得少于三份。
科学处对同行评议意见进行综合分析，对申请项目择优提请专家评审组审议。提请审议项目的数量须在计划批准项目数的130%以上。
在综合评价相近情况下，对以往资助项目完成质量优秀、成果突出并遵守自然科学基金委有关规定的申请者的申请项目，可提请专家评审组重点审议，建议优先资助。
对探索性强、风险性高的申请项目，可建议予以小额资助开展预研探索研究，资助期限一般为一年。
科学部组织专家评审组会议审议当年的申请项目。科学处须向专家评审组报告说明当年申请项目的初审、同行评议情况以及计划资助指标等重要问题。专家评审组充分讨论审议项目，以无记名投票方式确定向自然科学基金委建议资助的项目。通过的项目须获投票人数二分之一以上的赞成票。
当专家评审组审议某一项目时,应回避的成员须回避该项目的讨论过程,但可以参加项目的投票表决。
专家评审组可要求调阅科学处未建议审议项目的同行评议结果，如发现其中有需要复议的项目，须经两位或两位以上专家评审组成员提议，方可纳入审议。
专家评审组成员提请复议的项目以及申请者以往负责的基金项目在近三年内有中止、撤销、逾期结题等记录的申请项目，须获投票人数三分之二以上的赞成票方可建议资助。
对创新性很强的探索项目，评审会议上如不能取得共识，专家评审组成员个人或科学处均可署名向科学部推荐，阐明建议资助的理由和资助方式，由科学部主任会议审查。如需资助，可使用科学部当年面上项目经费，也可用科学部主任基金。
科学部根据专家评审组的资助建议，提出科学部建议资助方案，经分管委主任审核同意后，提请委务会议审批。资助金额超过当年面上项目预计平均资助强度三倍的项目，须经委务会议逐项审批。
科学部根据委务会议审批结果向申请者及项目依托单位下达批准资助通知，对未获资助的申请项目反馈不予资助的原因。
科学部对申请项目进行初审。对不符合项目指南和重点项目申请要求的，经科学部负责人核准后，不予继续评审。
科学部按照《国家自然科学基金项目管理规定》有关要求选择同行评议专家，将研究内容相近的申请项目汇总后送同行评议专家评议。同行评议专家对送审项目逐项评议，并对研究内容相近的申请项目进行综合分析。每份申请项目的有效同行评议意见不应少于五份，交叉领域的申请项目需有相关领域专家的同行评议意见。
科学部在对同行评议意见分析和归纳的基础上将申请书和同行评议材料等一并提交专家评审组会议审议，根据需要可特邀部分专家参加评审。申请者一般须到会答辩。原则上相近研究领域的项目应集中评审，确有必要时部分研究领域可以另行组织评审会，到会评审专家不得少于七人并以专家评审组成员为主。
重点项目的评审应考虑以下几个方面：
1）具有明确的科学问题，创新的学术思想，先进的研究目标，合理的研究方案以及必要的研究条件；
2）具有高水平、活跃在科学前沿的学术带头人和精干的研究队伍；
3）具有较厚实的研究基础，可望取得突破性进展；
4）具有合理的经费预算。
重点项目评审应坚持择优和重点支持的原则，不提倡将几份申请项目组织成一个项目；对承担过自然科学基金项目的申请者，还应将其原项目完成情况作为新申请项目评审的参考。向自然科学基金委建议资助的项目须以评审专家投票超过半数通过的方式予以确定。
科学部将项目评审结果送分管委主任逐项审核，并报委务会议审批，根据审批结果向获资助项目依托单位和负责人下达批准通知，向未获资助项目依托单位和申请者发出未获资助通知及原因。
同行评议专家应具备如下基本条件：有较高的学术水平、敏锐的科学洞察力和较强的学术判断能力；熟悉被评项目的研究内容及相关研究领域的国内外发展情况，并且近年实际从事研究工作；学风严谨，办事公正，热心科学基金事业。
选准同行评议专家是做好同行评议的关键。自然科学基金委科学部应客观、公正地选准同行评议专家，严格执行回避与保密有关规定，注意同行评议专家的知识覆盖面、不同学术观点和不同单位的代表性。
同行评议专家应按照基金项目评审标准和要求，充分阐述个人观点，摒弃非科学因素的影响，做到客观公正，遵守保密和知识产权等有关规定。内容过于空泛或明显有失公正的评议，视为无效评议。
为保证项目资助工作的公正性，须遵守以下回避规定：
1）自然科学基金委专职和兼聘人员不得申请或参加申请项目；
2）参加评审的专家和工作人员回避直系亲属及可能影响公正性的申请项目的评审；
3）自然科学基金委兼聘人员、同行评议专家和专家评审组成员回避本人所在单位和本人参加的申请项目的评议和评审；
4）专家评审组成员和自然科学基金委兼职专家当年是申请项目负责人时，不得出席与该项目有关的评审会议。
为切实保护申请者和评审者的权益，参加评议、评审工作的所有人员均须遵守以下保密规定：
1）不得擅自复制、泄露或以任何形式剽窃申请者的研究内容；
2）不得泄露同行评议专家姓名和单位；
3）不得泄露评议、评审过程中的情况和未经批准的评审结果。