自然法の法源は、ケルゼンの分類に従うならば、神、自然ないし理性である。ギリシャ哲学からストア派までの古代の自然法論においては、これらの法源が渾然一体となっている。
法源としての神.
神が人間の自然本性の作り手として想定されるとき、自然法の究極の法源は神となる。このことは理性にもあてはまり、神が人間に理性を与えたことが強調されるときは、合理的な法としての自然法の究極な法源もまた神となる。この傾向は特にキリスト教の自然法論において顕著である。例えば、アウグスティヌスにとって、自然法の法源は神の理性ないし意思であった。また、トマス・アキナスにとって、自然法とは宇宙を支配する神の理念たる永久法の一部である。
法源としての自然.
ここで自然とは、自然本性一般のことではなく、外的な自然環境のことである。外的な自然が自然法の法源となるのは、専ら外的な自然環境と人間の自然本性との連続性が強調されるときである。これはとりわけヘラクレイトスおよびストア派の自然法論において見られ、そこでは自然学と倫理学とが連続性を保っている。このような場合には、自然法則と自然法がほとんど同義で語られることが多く、何らかの傾向性（例えば結婚は普通雌雄で行われることなど）が自然法とされることもある。
人間の自然本性を理性的であると解する立場から見れば、理性もまた自然法の法源となる。特に理性を自然法の法源として独立させたのは、近世自然法論者たちである。彼らは自然法を正しい理性の命令と定義して、神的な要素をそこから取り除いている。純粋に理性が自然法の法源となるときには、自然法は実定法以外の合理的な法を意味する。この特徴はとりわけホッブズに見られ、彼は自然法を、単に人間が合理的に思考し、その自然本性としての死への恐怖にもとづいて意思が受け入れるであろう法と解している。
自然法の認識原理.
自然法の法源が制定法や判例法でない以上、その認識手段が常に問題となる。基本的に、自然法の認識原理は、その法源の種類にかかわらず理性であると言われる。すなわち、自然法が超自然的な存在によって作られたものであろうとなかろうと、それを発見するのは人間の理性である。理性が人間の自然本性である以上、合理的思考は自然法の認識にとって不可欠となる。ストア派にとって倫理学は論理学と自然学の上に成り立つものであり、密接不可分である。