根据当前我国基础研究的现状和科学发展趋势，学科发展布局的主要思路是立足于中国现状，以世界主要发达国家作为参照系，全面布局，协调发展，建立灵活柔性的调节机制，因地、因时制宜地确定投入重点，稳步推进基础学科的发展，大力培育新兴与交叉学科，高度重视自然科学与人文社会科学的交叉。
基础学科：
数学 数学是对现实世界数与形简洁、高效、优美的描述,是有内部抽象性和外部有效性的学科。一个国家的数学水平，在很大程度上决定着国家科学技术的整体水平。“十一五”期间，要全面发展基础数学和应用数学研究，加强数学与其它学科的交叉。基础数学是整个数学学科的基础，必须在整体上给予高度重视和长期、稳定支持。应用数学是数学应用于科学与技术的纽带，包括：计算数学、概率论、数理统计、运筹学、微分方程与数学物理、控制理论、工业应用数学、组合数学、离散数学、计算机数学等。加强数学与生命、地学、信息、系统科学、材料、能源、环境、工程、经济、金融与管理等学科领域的交叉研究。
物理学 物理学研究物质构成及其相互作用的基本规律，其研究成果推动着现代技术的发展。21世纪物理学面临着粒子物理理论、统一所有作用力的理论、暗物质、暗能量等重大科学问题的重大挑战。“十一五”期间，我国物理学应注重粒子物理、核物理、凝聚态物理（磁学、超导、半导体、表面、软物质、极端条件下物理、低温物理、晶体物理等）、纳米科学、量子信息学、现代光学、原子/分子物理、等离子体物理、理论物理、计算物理和声学等各学科的均衡发展。加强物理学和其它学科的交叉与结合，促进新兴学科发展。加强物理学的基本规律、概念、技术在其它科学中的应用。注重生命现象与活动中的物理问题、纳米或低维体系物理的研究。
化学 化学是在原子、分子及分子以上层次研究物质的合成与转化、分离与分析、结构与形态、功能与理论以及相关复杂体系化学过程的科学。现代化学科学的发展，既受到了人类对新材料、新能源等物质需求的推动，也受到了人类迫切需要了解自身、了解生命现象以及环境友好、可持续发展等客观需求的促进。“十一五”期间，我国化学应注重无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学与物理、化学工程、环境化学等各分支学科的深入和均衡发展，加强化学中新技术、新方法、新理论的基础研究，优先发展与生命科学、新材料和纳米、资源、能源、环境等领域有关的化学研究的新生长点，促进新兴交叉学科如绿色化学、化学生物学等的快速健康发展。
天文学 天文学研究宇宙中天体和天体系统的形成、结构、活动和演化。21世纪天文学与物理学等学科的结合，使人类开始有条件向“最大”尺度的物理规律、“最深”层次的物质结构等重大科学问题发起冲击。未来15年我国天文学的重点发展方向是在不同尺度、不同时标、各种极端条件、所有物理规律共同起作用的天体物理学，特别是其中的星系和宇宙学、高能天体物理、行星系统（包括太阳系）及地外生命。“十一五”期间，将加强比较行星学和月球科学以及空间平台研究，加速建设地面和空间大型望远镜，大力发展全波段天文。积极参与国际虚拟天文台工作，充分利用国际开放天文数据，从天文和工程两个方面积极参与国际天文大项目，重视面向国家战略需求的研究, 如日地空间物理以及天体动力学等。
地球科学 地球科学研究人类的生存环境——地球，对解决可持续发展中面临的资源、环境、灾害等问题至关重要。当代地球科学研究的特征，一是对地观测的迅速发展，二是地球系统科学的形成。“十一五”期间，地球科学应保持各分支学科（包括地质学、地理学、地球物理学、地球化学、测绘科学、大气科学、水文科学、空间科学，及海洋科学、环境科学、生态学、工程技术科学中涉及地学的部分）的协调发展，注重学科间交叉融合。注重发展地球观测与探测系统及地球模拟系统，推进观测信息共享，发展地球各圈层相互作用、各要素综合集成研究方面尺度转换的方法学研究。力争在地球系统各圈层相互作用，地球表层系统中的物理、化学、生物过程及其资源、环境、灾害效应，人类活动对地球系统的影响和适应，以及中国地域特点和全球意义的资源、环境、灾害问题等领域的研究取得突破，逐步将我国的区域优势转化为科学优势。
生物科学 生物科学是研究生命现象和过程的基础科学，包括生物的结构、分类、形态、生理、遗传、发育、进化以及生物与环境的关系等方面。当前生物科学的发展表现出微观与宏观、分析与综合相结合，由定性走向定量，由单一学科走向多学科相互交叉的特征。“十一五”期间，要完善分子生物学、结构生物学、细胞生物学、遗传与发育生物学、神经生物学、分类学、生态学、生物进化等经典生物学和现代生物学各分支学科的协调布局，加大对各种组学（如基因组学、蛋白质组学、转录组学、代谢组学等）、生物信息学、系统生物学、整合生物学、计算生物学等新兴学科的支持。积极推进生物科学与数学、物理、化学、医学、药学、农学、信息科学、工程科学等学科的交叉。
交叉学科：
力学 力学研究力与运动的基本规律和实际应用，它是科学进展与重大工程技术的桥梁。本世纪力学的前沿包括微尺度力学与跨尺度关联、湍流与复杂流动、高温气体动力学、生物力学与仿生、环境力学、多维系统动力学与控制、远离平衡态与多场耦合的非线性复杂系统等。“十一五”期间，要发展断裂力学、微观力学、损伤力学、跨尺度关联（宏、细、微观）的方法、改造传统的均质连续介质力学、材料的强度理论和新实验手段、判断构件和结构在各种复杂受力环境下的变形与失效行为的理论和方法、按照所需功能设计材料、计算力学，湍流和复杂流动理论，研究各种设计的优化问题。注重研究信息科学、生命科学、航空航天、自然灾害等重要应用领域中的力学问题，完善力学学科的理论框架，发展新的试验与数值模拟手段，促进力学与其它学科的交叉。
工程科学 工程科学是工程实践的科学基础，主要考虑运用自然规律，设计和创造人造系统。“十一五”期间，要加强研究国家重大工程的关键技术、先进制造技术、化学及生物过程的工业放大技术、高效与洁净能源利用技术、开发近岸和深海油气技术的基础研究。重视重大工程可靠性、风险灾害的防治与安全问题、工程系统中的复杂性问题与突变问题；重视交通系统和新型交通工具的基础科学问题。注重资源高效利用与循环使用和信息技术在工程中的应用，强化学科交叉和领域渗透，提高国家制造工业创新能力；注重矿物、空间资源工程的可持续发展的研究，为我国经济和社会可持续、稳定的发展提供理论基础。
农业生物学 农业生物学是探讨农业生物性状形成过程的基础科学。分子生物学和基因组学等现代生物科学的发展，为农业基础科学研究注入了强大的生命力，以农业生物学基础研究为源头和支撑的农业生物技术将成为21世纪解决食物安全、健康、环境、能源等重大问题极具潜力的技术手段。“十一五”期间，农业生物学将重点研究具有重要经济价值的动植物的基础分子生物学，动植物产量和经济性状形成的信号和非蛋白编码基因的调控机制，重要作物和畜禽的基础细胞生物学，优良作物新品种分子设计理论和方法，农作物转基因时空表达精确调控的分子机制，农业生态与生物安全，动植物生物反应器，功能与保健食品，生物质材料，生物质能源和污染农业环境修复的基础生物学等。
生物医学 生物医学是应用现代生命科学理论和实验方法研究人类健康和疾病的临床基础科学。生命科学的进步，推动了生命科学的分支学科如分子生物学、细胞生物学等与临床医学的紧密结合，使基于经验的传统临床医学转变成为以现代生物学知识和实验方法为基础的生物医学。“十一五”期间，要完善医学遗传学、生物医学工程学、免疫学、微生物学、病毒学等生物医学各分支学科的协调布局与发展。加大对干细胞生物学和组织工程等新兴学科的支持，加强生命科学基础研究与临床研究的结合。
信息科学 信息科学是研究信息的产生、获取、变换、传输、存储、处理、显示、识别和利用的科学，是一门结合了数学、物理、天文、生物和人文等基础学科的新兴与综合性学科。“十一五”期间，继续发展计算科学与人工智能、网络科学与信息传输理论、微纳电子学等分支学科，注意各个学科的平衡发展与交叉融合；重点支持生物信息学、量子信息学、网络行为学等新兴与交叉学科。争取在计算方法与智能信息处理方法、无线通信多维信息传输理论与非正交复用理论、纳电子和量子器件的制造原理、基因组信息结构和生物序列比对与拼接算法、基于内容的算法和网络行为学以及信息的量子表象、储存、处理和传输等方面取得突破性进展。
能源科学 能源科学研究能源的生成、开发、转换、利用、节约等规律及其与环境、经济、社会等方面的相互关系。“十一五”期间，要保持各分支学科的协调发展，如能源化学、能源物理学、能源地理学、能源计算与测量、储能、节能、一次能源、二次能源、生态能源、能源系统工程、工程热物理、热工学、动力机械工程、电气工程、化学工程等；加强聚变能、高能粒子参与作用的能量释放和新化合物的能量释放等未来能源的基础研究；大力推进能源科学与数学、物理、化学、材料科学、信息科学、工程科学、生物学等学科的交叉和融合，培育新的学科增长点，探求从根本上解决能源可持续发展的科学问题。加强新能量的产生、能量转换、能量储存和提高能量使用效率的基础研究。
以参加国际热核聚变实验反应堆（ITER）的建设和研究为契机，重点研究大型超导磁体技术、微波加热和驱动技术、中性束注入加热技术、包层技术、氚的大规模实时分离提纯技术、偏滤器技术、数值模拟、等离子体控制和诊断技术、示范堆所需关键材料技术，以及深化高温等离子体物理研究和某些以能源为目标的非托克马克途径的探索研究。
材料科学 材料科学是阐明材料的合成与制备、组成与结构、性质、使用性能等四个要素及相互关系的交叉性学科。“十一五”期间，将注重材料物理与化学、材料学和材料加工工程学科的协调发展，注重培育新的学科生长点以及与其它相关学科的交叉。围绕新一代关键信息材料、能源材料、生态环境材料、生物医用材料、分子电子器件、大飞机工程用材料、深空探测材料、纳米材料与器件等进行基础性和前瞻性研究。重点开展材料先进制备、加工新理论与新方法，材料组分、结构与性能的设计理论，材料环境效应和服役寿命的评价，分子、纳米及介观尺度下的材料科学问题，信息功能材料，生态环境材料，生物医学材料，新型高性能结构材料以及表面技术的研究。
空间科学 空间科学是依靠空间运载器到围绕地球的空间轨道甚至更远的深空所进行观测和实验研究的科学。我国航空航天技术的持续高速发展，使空间科学研究成为我国基础科学研究中，有条件实现跨越式发展并进入国际前列的学科领域。“十一五”期间，将重点开展硬X射线巡天和其它多波段空间天文观测，太阳活动及其对地球系统的影响，微重力条件下的凝聚态物理、流体物理及燃烧过程，空间生物学，空间天气监测、预警预报理论与方法，地球高层空间和深空环境的认识，利用地基－天基联合观测的空间科学研究,空间地球重力学，宇宙地质学以及陨石、撞击事件和比较行星学等研究。
资源、环境与灾害科学 资源、环境与灾害科学是解决人类可持续发展中面临诸多问题的新兴交叉学科。随着人口增长和经济发展，资源、环境和灾害问题日益严重，致使社会与经济可持续发展面临巨大威胁。“十一五”期间，重点发展基于我国地质演化特点的成矿理论、土地退化和质量演化与可再生资源演变的预测理论，探讨生物多样性可再生性维持机理，揭示生态系统的演变规律，阐明城市和区域性多介质污染的形成机制和演变规律及有毒污染物的生态与健康危害，揭示灾害风险形成机制并寻找减轻自然灾害的途径。
海洋科学 海洋科学对于我国在新世纪的发展具有重要战略意义。海洋科学发展的全球化趋势和学科交叉趋势十分明显, 围绕气候、资源、环境等重大问题，形成了一系列有影响的国际研究计划。深潜技术、钻井技术、高精尖仪器和海洋遥感手段的进步,推动海洋科学快速发展。“十一五”期间，重点开展近海关键海洋过程、河口海岸的发育演变及其环境效应，中国近海的环境海洋学过程，海洋生物的可持续利用的基础研究，边缘海的演化、古海洋学及其资源环境效应，西北太平洋环流变异与我国的气候变化，深海大洋探测，海洋地球物理、海洋地球化学、海洋生物学的集成研究，物理海洋、化学海洋、海洋地质以及海气相互作用的研究。
3．自然科学与人文社会科学交叉学科
心理学与认知科学 心理学与认知科学是揭示认知活动的本质，理解个体在复杂信息环境中的心理活动、行为模式与认知加工机制的交叉学科。随着神经科学的迅速发展，以及计算机科学、信息科学和社会科学的介入，当前主要的研究趋势是从分子、细胞和整体水平，对脑和认知过程进行多层次的综合性的交叉研究。“十一五”期间，要完善心理学与认知科学各个分支学科的协调布局和发展，如认知心理学、教育心理学、社会心理学和行为科学等；加大对行为遗传学、脑影像学和虚拟环境技术等新兴学科的布局；积极推进神经科学与计算机科学、信息科学、语言学、社会学等学科的交叉。
管理科学 管理科学研究人类社会组织和管理活动的客观规律，是跨自然科学、工程技术科学与人文社会科学的综合性交叉学科。管理科学的创新既包括新理论、新方法、新技术，也包括解决国民经济与社会发展中的重大战略问题。“十一五”期间，要注重预测理论与方法、评价方法、优化理论与技术、决策理论与方法、运筹与运作管理、风险评价与管理、信息与知识管理、互联网管理理论与技术、组织理论、质量与可靠性管理、企业管理、公共管理、区域可持续发展与管理等学科领域的均衡发展。加强管理科学方法论、有中国特色的企业管理理论、公共管理基本理论、区域发展与资源环境协调管理等领域的研究。