Применяя диалектико-материалистический метод, Энгельс решает ряд проблем современного ему естествознания, намечает пути дальнейшего развития науки и предвосхищает некоторые из ее позднейших завоеваний. Так, например, Энгельс решил вопрос о двоякой мере движения; анализируя противоречия современного ему учения об электричестве, он предвосхитил теорию электролитической диссоциации.
В отличие от большинства современных ему ученых Энгельс защищает и развивает мысль о сложности атомов: «Атомы отнюдь не являются чем-то простым, не являются вообще мельчайшими известными нам частицами вещества». Энгельс гениально предвидел существование частиц, являющихся аналогами математических бесконечно малых величин различных порядков. Современное учение о строении материи подтвердило и продолжает подтверждать взгляды Энгельса относительно сложности атома и его неисчерпаемости. Точно так же, развивая понимание материи как единства притяжения и отталкивания, Энгельс указал на принципиальную возможность существования такого вида материи, которая – говоря языком современной физики – не имеет массы покоя, что и подтвердили открытия XX века.
В «Диалектике природы» Энгельс впервые сформулировал свое определение жизни: «Жизнь есть способ существования белковых тел». Это определение явилось отправным пунктом в исследовании вопроса о происхождении и сущности жизни.
Одной из крупнейших заслуг Энгельса является разработка трудовой теории антропогенеза. В блестящем очерке «Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека» Энгельс с непревзойденным мастерством выясняет решающую роль труда, производства орудий в формировании физического типа человека и в образовании человеческого общества, показывая, как из обезьяноподобного предка в результате длительного исторического процесса развилось качественно отличное от него существо – человек.
Во всех отраслях науки Энгельс поддерживает, выдвигает на первый план и развивает дальше передовые воззрения и теории. В частности, он высоко оценивает научный подвиг великого русского ученого Д. И. Менделеева, создавшего Периодическую систему химических элементов. Вместе с тем Энгельс решительно борется с теми представлениями, которые уже не соответствовали новейшим достижениям науки и тормозили дальнейший прогресс исследования. Так, например, он подвергает глубокой критике гипотезу Р. Клаузиуса – У. Томсона – Й. Лошмидта о так называемой «тепловой смерти» вселенной. Энгельс показывает, что эта модная гипотеза противоречит правильно понятому закону сохранения и превращения энергии. Принципиальные положения Энгельса о неуничтожимости движения не только в количественном, но и качественном смысле и о невозможности, в связи с этим, «тепловой смерти» вселенной наметили путь, по которому пошло дальнейшее развитие передового естествознания.