В статье рассматриваются научно-дидактические основы построения содержания естественно-научных дисциплин в профильных классах общеобразовательных школ. На основе принципов образовательного стандарта, межпредметных связей, преемственности и непрерывности проанализированы пути отбора учебного материала. Сравниваются особенности радиального, ступенчатого и концентрического подходов в конструировании содержания естественно-научных предметов, показаны их преимущества и недостатки. Доказано эффективность принципов генерализации и цикличности при группировке учебного содержания вокруг теорий. Также показано, что принципы генерализации и цикличности реализуются через структурирование содержания предмета вокруг фундаментальных теорий. В статье особо подчеркивается значение принципов фундаментальности, научности, прикладной направленности, профессиональной ориентации, гуманизации и информационно-технологической направленности при выборе содержания образования в условиях профильного дифференцированного обучения. Результаты исследования включают рекомендации, направленные на развитие научного мировоззрения, теоретического мышления и исследовательских способностей обучающихся при преподавании естественно-научных дисциплин в профильных классах.