自然垄断(又称自然独占)是经济学中一个传统概念。早期的自然垄断概念与资源条件的集中有关，主要是指由于资源条件的分布集中而无法竞争或不适宜竞争所形成的垄断。在现代这种情况引起的垄断已不多见。而传统意义上的自然垄断则与规模经济紧密相连，指一个企业能以低于两个或者更多的企业的成本为整个市场供给一种物品或者劳务，如果相关产量范围存在规模经济时自然垄断就产生了。
但到上个世纪80年代，西方经济学对自然垄断的认识发生了重大的变化。1982年，威廉·杰克·鲍莫尔(WilliamJackBaumol)、潘泽和威利格用部分可加性重新定义了自然垄断。假设在某个行业中有X种不同产品，Y个生产厂商，其中任何一个企业可以生产任何一种或者多种产品。如果单一企业生产所有各种产品的成本小于多个企业分别生产这些产品的成本之和，该行业的成本就是部分可加的。如果在所有有关的产量上企业的成本都是部分可加的，该行业就是自然垄断的。换言之，即使平均成本上升，只要单一企业生产所有产品的成本小于多个企业分别生产这些产品的成本之和，由单一企业垄断市场的社会成本依然最小，该行业就是自然垄断行业。平均成本下降是自然垄断的充分条件，但不是必要条件。新定义扩大了自然垄断的范围，它不仅包括传统的自然垄断即强自然垄断，还包括了所谓的弱自然垄断。
现代法学一般认为：自然垄断是指由于市场的自然条件而产生的垄断，经营这些部门如果进行竞争，则可能导致社会资源的浪费或者市场秩序的混乱。法学上的自然垄断概念不仅涵摄了经济学上自然垄断的内容，还突出了现代竞争法的精髓。这是社会进步的客观反映。
自然垄断的理论基础
经济学理论基础。西方自然垄断理论从产生到发展大概经历了规模经济、范围经济和成本次可加性三个阶段，它们各自解释了自然垄断出现和存在的原因。从总体上推进了社会对自然垄断的认识。
1、规模经济
任何企业进行社会生产时，它总会面临生产成本问题。如果企业的单位生产成本相对过高，则其必然会处于竞争的劣势地位；如果企业的单位生产成本相对较低，则它就处于竞争的优势地位。但是，企业的生产成本并不是固定不变的，除了技术等因素的作用即使在相同的条件下，企业的单位生产成本也可以随着生产总产量的增加而趋于下降，原因在于当企业的总产品不断扩大时，原先的固定成本被逐渐摊薄。这在固定成本投资较大的企业表现的尤为明显。当长期平均总成本随着产量的增加而降低时，规模经济就出现了。当社会对某些行业的长期平均成本的降低速度与幅度提出要求时，这个行业往往就是自然垄断。规模经济很好地解释了产品单一领域行业的自然垄断。
2、范围经济
在现实生活中，企业并不仅仅生产或提供单一的商品和服务，往往是多元化经营。如果由一个企业生产多种产品的成本低于几个企业分别生产它们的成本，就表明存在着范围经济。这是因为这个企业进行多元化经营的系列行业可以共享相关资源（例如市场情报，库存厂房，交通设备都会达到高频率，或更高效率的使用），使得平均成本平摊下来比单一企业的要低，因此获得竞争优势。由于单独生产某一产品的企业的单位产品定价高于联合生产的企业的相应单位产品定价，因此单独生产的企业就会亏损，这些企业或者退出该生产领域或被兼并，这也会形成垄断的局面。因此美国著名经济学家萨缪尔森与诺德豪斯指出，有着范围经济的产业也可产生自然垄断。对此，我国的大部分学者是持相同的观点。从理论上来讲，范围经济很好地解释了产品具有综合性领域存在的自然垄断。
但注意：范围经济并不一定等于自然垄断，它可以适用于任何行业的垄断。
3、成本次可加性
这是产生自然垄断新的基础。1982年，美国著名经济学家夏基、鲍莫尔、潘泽与威利格等人认为，即使规模经济不存在，或即使平均成本上升，但只要单一企业供应整个市场的成本小于多个企业分别生产的成本之和，由单个企业垄断市场的社会成本最小，该行业就仍然是自然垄断行业。自然垄断的定义或者最显著的特征应该是其成本的劣加性。换句话讲，就是平均成本下降是自然垄断的充分条件，而不是必要条件。平均成本下降一定造成自然垄断，但自然垄断不一定就是平均成本下降。只要存在成本弱增性，就必然存在自然垄断。成本的次可加性理论的提出，掀起了上个世纪八十年代的自然垄断理论的变革，从理论上进一步解释了自然垄断存在的根源。我国的学者对之基本持赞同和认可的态度。