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La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n'ayant pas de finalité économique déterminée au moment des travaux. On oppose en général la recherche fondamentale à la recherche appliquée. Cette distinction est délicate à établir car de nombreux projets se situent à la frontière entre les deux. De nombreuses innovations majeures ont été développées dans une logique de recherche fondamentale, et n'auraient pas été développées dans un cadre de recherche appliquée ; par exemple, les technologies liées au laser, ou encore la théorie du chaos.
La recherche fondamentale n'ayant par définition pas de perspective économique, elle est presque exclusivement le fait de laboratoires de recherche et fait rarement l'objet de partenariats avec l'industrie ou les services. Cependant, il est fréquent que des recherches entreprises dans le cadre d'une application, parfois en partenariat avec des entreprises, puissent avoir des implications fondamentales — ou que les chercheurs impliqués dans le projet usent de leur liberté académique pour mener conjointement leur recherche en direction de l'application et une recherche plus fondamentale sur le même sujet. La frontière entre ces deux types de recherche est donc généralement assez floue.
Certains domaines de recherche tels que la littérature ou les sciences humaines n'ont pas d'applications technologiques ; leur seul but est le développement de la connaissance. Dans ce cas, on ne précise pas que cette recherche est « fondamentale », car ce sont les domaines de recherche soient intrinsèquement fondamentaux, puisque leur seul but est le développement de la connaissance — il n'y a donc pas à faire de distinction avec une recherche « appliquée ».