自然语言理解又称人机对话。研究用计算机模拟人的言语交际过程， 使计算机能理解和运用人类社会的自然语言，如汉语、英语等。它以语言学为基础，涉及语言学、 心理学、 逻辑学、 声学、 数学、 计算机科学等多种学科。 可分为自然语言语音理解系统和自然语言书面理解系统。 前者用口语语音输入， 首先要求计算机能“听懂”语音信息，目前的研究水平，离能听懂语音信号的目标尚有很大距离。后者用文字输入，首先要求计算机能“看懂”文字符号。目前通行的基本方法是：在计算机里贮存一定的词汇、句法规则，语义规则、推理规则和主题知识。语句输入后，计算机逐词扫描，辨认每个单词的词义和用法，确定短语和句子的组合，获取输入句的含义，根据主题知识和语句生成规则组织应答输出。范继淹、徐志敏于1981年根据美国人工智能专家伍兹的扩充转移网络理论建成的“RJD-80型汉语人机对话系统”，1984年采用美国人工智能专家杉克的概念依存理论建成的“TK-84汉语铁路客运问答系统”，就是人和计算机之间用汉语进行书面对话的研究成果。
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