Для ранних натурфилософов характерна особого рода стихийная диалектика мышления. Они рассматривают космос как непрерывно изменяющееся целое, в котором неизменное и самотождественное первоначало предстает в различных формах, испытывая всевозможные превращения. Особенно ярко диалектика представлена у Гераклита, согласно которому все сущее надо мыслить как подвижное единство и борьбу противоположностей; не случайно Гераклит считал первоначалом огонь: огненная стихия - самая динамичная и подвижная среди элементов космоса. Однако диалектика натурфилософов, как и все их мышление, еще не свободна от образно - метафорической формы, в ней логическая обработка понятий еще не заняла сколько-нибудь заметного места.
В интуитивном понимании развития как единства и борьбы противоположностей из всех досократовских мыслителей Гераклит продвинулся наиболее далеко. Его вклад в развитие диалектики исключителен. Это отмечали и Гегель и Ленин. Диалектика у него не излагается в ясных и упорядоченных понятиях. Это скорее отдельные гениальные наблюдения, которые в большей или меньшей мере являются угадыванием основных черт диалектики. К ним относится , в частности, универсальность развития (его источником является борьба противоположностей). Центральным мотивом всего его учения был принцип все течет. Постоянный ход развития он сравнивает с течением реки, в которую нельзя войти дважды. Гераклитова стихийная диалектика весьма тесно связана с его естественным материализмом и глубоко пронизывает его. Рядом с однозначным подчеркиванием материальной основы всякого бытия и с констатацией бесконечности этого материального принципа мы находим у Гераклита и мысль, подчеркивающую бесконечность материи в историческом смысле и очевидное объяснение ее несотворимости и неуничтожимости. Разнообразие проявлений существующего мира объясняет Гераклит изменениями, происходящими в исходной "праматерии". Одна материя, согласно ему, "живет смертью" другой. Таким образом, Гераклит весьма близко подходит к пониманию "творческого отрицания". Гераклитова философия является вершиной стихийно диалектического понимания мира во всей античной философии. Хотя некоторые позднейшие мыслители глубже, чем Гераклит, разработали отдельные стороны зародившихся концепций диалектики, но ни у кого из них не было такого универсального развития, какое было у Гераклита.
Философия элейской школы (Ксенофан, Парменид, Зенон, Мелисс) близка традициям спонтанного, стихийного материализма, однако она отрицает "стихийную диалектику" предшествующих философских школ. Полемика элеатов с диалектикой Гераклита, хотя это и кажется парадоксальным, приводит к постижению реальных, объективно существующих противоречий. Отрицание движения, выведение противоречий из предпосылок его существования - в частности, в изложении Зенона - становится стимулом дальнейшего развития диалектического мышления. Большим вкладом элеатов является стремление к осмыслению действительности при помощи понятийного аппарата. С помощью основных понятий тогдашние философы стремились отразить, понять объективно существующий мир. В учении элеатов мы встречаемся со сравнительно четким учением о бытии и определенными подходами к вопросу о познаваемости мира.
Согласно элеатам, бытие - это то, что всегда есть: оно так же едино и неделимо, как мысль о нем, в противоположность множественности и делимости всех вещей чувственного мира. Бытие - это то, что можно познать только разумом. Мышление и бытие - это одно и то же. Мышление - это способность постигать единство, в то время как чувственному восприятию открывается множественность, многообразие в вещах и явлениях. Осознание природы мышления имело далеко идущие последствия для раздумий древнегреческих философов. Не случайно у Парменида, его ученика Зенона, а позднее у Платона и в его школе понятие единого оказывается в центре внимания, а обсуждение соотношения единого и многого, единого и бытия стимулирует развитие античной диалектики. Зенон выдвинул ряд парадоксальных положений, которые получили название апорий. С их помощью он хотел доказать, что бытие едино и неподвижно, а множественность и движение не могут быть мыслимы без противоречия, и потому они не суть бытие. Впервые в истории человеческого мышления здесь обсуждаются проблемы непрерывности и бесконечности. Апории Зенона сыграли важную роль как в развитии античной диалектики, так и античной науки, особенно логики и математики.