Под натуралистическими феноменами мы понимаем необычные явления, приписываемые окружающему нас миру в качестве его естественной части. Оправдывая существование этих феноменов, фантаст утверждает, что нечто подобное вообще встречается в природе, или, говоря шире - в окружающем мире, и, следовательно, данные фантастические феномены обнаруживаются тем же способом, каким в нашем мире обнаруживаются новые факты. Как правило, оправдание натуралистического феномена содержит в себе явный или скрытый отсыл ко вполне определенным мировоззренческим установкам: что наше бытие разнообразно, что мы его знаем еще не целиком, что в нем всегда может быть обнаружено нечто необычное, ранее не встречавшееся. Коротко говоря, натуралистические чудеса оправдываются бесконечным разнообразием бытия.
Поскольку самым уважаемым и распространенным, и к тому же институцианализированным методом обнаружения новых фактов является наука, то очень часто натуралистические чудеса имеют статус научных открытий и могут быть названы "научными фантастическими феноменами". Натуралистические чудеса присутствуют в научной фантастике наравне с техническими, и, быть может, даже превосходят их по количеству.
Говоря о науке как о методе обнаружения натуралистических феноменов, мы сразу сталкиваемся с весьма забавным обстоятельством: с точки зрения массового сознания наука не просто обнаруживает новые необычные феномены, но и производит их. До того, как Левенгук открыл микробов, микробов как бы не существовало. То есть наука постоянно вводит в наш мир новые сущности, которых в нем до момента открытия как бы не было. С этой точки зрения действие академической науки, исследующей природу, и прикладной науки, воплощающейся в технике и технологии, чрезвычайно близки. Технология дарит миру новые, еще не виданные устройства и машины, наука - новые, еще не виданные явления природы, вторые она также как бы "изобретает" и "порождает". Именно поэтому наука и технология так гармонично работают в "одной упряжке" в рамках научной фантастики, где они исполняют функции источников фантастических феноменов. Внешне эти источники выглядят крайне сходными хотя теоретически разница между ними существенна: технология действительно порождает новые феномены, а наука их только обнаруживает.
В отношении инопланетян и других фантастических существ мы должны различать действия, производимые этими существами, и сам факт их существования. Летающая тарелка есть технический феномен, но сам факт жизни на Марсе - натуралистический.
Отдельно стоит сказать о широко используемом в фантастике мотиве паранормальных (экстрасенсорных) способностей человека, мощь которых фантастами, разумеется, гиперболизируется. Относить ли их к технологическим, к натуралистическим или к волшебным феноменам - это, в общем-то, зависит от общего настроения фантастического произведения, т. е. от того, в какой степени мир данного произведения готов допускать в себя волшебство, мириться с силами таинственными и свободными от сковывающих законов природы. Один и тот же психический феномен, - например, гипноз или телепатия интерпретируется как "биологическое свойство организма", или как пример высокой технологии, или как акт магии, в зависимости от того, описывается ли он в произведении научной фантастики или в фэнтези. Тут можно утверждать, что эстетическая система произведения индуктивно накладывает свои характеристики на отдельные сюжетные элементы, которые могли бы в ином контексте приобрести и иное значение.