自然突然変異は、突然変異誘発の直接の原因が特定されていない場合に自然条件で発生する突然変異です。
自然突然変異は、突然変異誘発因子にさらされていなくても、生物の細胞内で絶えず発生します。これらは、DNA 複製中のエラー、DNA 修復酵素の機能におけるエラー、ヌクレオチドの自発的な化学変換、および細胞内で自然に発生するその他のプロセスの結果です。
自然突然変異の発生率は通常非常に低く、1 世代あたり遺伝子あたり 10^{ -5} ~ 10^{ -8} 程度です。しかし、生物のゲノムを合計すると、自然発生的な突然変異が集団内の形質の変動に大きく寄与します。
ほとんどの自然突然変異は、生物にとって致死的または無害です。それほど頻繁ではありませんが、それらは新しい有用な形質の出現につながります。しかし、自然発生的な突然変異誘発は、自然集団における遺伝的変異の主な原因であり、進化における重要な要因であると考えられています。