La ciencia básica, llamada también ciencias fundamentales, ciencias de base, ciencias esenciales, investigación de base o investigación fundamental (muy a menudo identificada como la ciencia pura, concepto que puede tener otros significados), es la ciencia o investigación que se lleva a cabo sin fines prácticos inmediatos, sino con el fin de incrementar el conocimiento de los principios fundamentales de la naturaleza o de la realidad por sí misma.
Al no arrojar beneficios inmediatos (económicos o sociales), podría ser vista como un simple ejercicio de curiosidad (que en realidad es una cualidad humana básica y una de las razones esenciales de la actividad científica de todos los tiempos). No obstante, en un plazo mayor o menor los resultados de la investigación básica encuentran aplicaciones prácticas, en forma de desarrollos comerciales, nuevas técnicas o procedimientos en la producción o las comunicaciones, u otras formas de beneficio social y conocimientos. 
La relación entre la ciencia básica y la ciencia aplicada (que es un concepto que involucra la ingeniería o la investigación aplicada) es crucial para la interrelación denominada "investigación y desarrollo" (I+D) o "investigación, desarrollo e innovación" (I+D+I), objeto de los estudios de ciencia, tecnología y sociedad (CTS).
La investigación de base se lleva a cabo sobre todo en las universidades.