본 연구의 목적은 과학 통합교육의 적용 효과에 대한 메타분석을 실시하여 과학적 지식 획득, 과학탐구능력 습득, 과학에 관련된 태도 형성에 미치는 효과를 밝히는 데 있다. 2000년 1월부터 2010년 10월까지 온라인데이터로 구축되어 있는 국내의 과학 통합교육에 대한 학위논문과 저널 중에서 효과크기를 계산할 수 있는 자료가 포함된 양적연구를 대상으로, 연구물의 특성을 파악하여 코딩기준에 따라 코딩하고 효과크기 공식을 적용하여 60편의 논문으로부터 84개의 효과크기를 구했다. 분석 결과 첫째, 과학 통합교육은 학생의 과학적 지식 획득, 과학탐구능력 습득, 과학에 관련된 태도의 형성에 모두 긍정적인 효과가 있으며, 과학탐구능력 습득에 가장 효과적인 것으로 나타나났다. 둘째, 통합유형별로 나누어 보면 내용(교과)중심 통합 방법이 가장 큰 긍정적인 효과를 가지며 주제(소재)중심 통합 방법과 문제해결중심 통합 방법도 긍정적인 효과를 가진다. 셋째, 통합교육의 유형과는 대조적으로 학교급간의 통계적으로 의미 있는 차이가 없는 것으로 나타났다. 국제적인 맥락에서 과학교육의 통합적 시도에 대한 비교 연구가 필요하고 이러한 분석은 과학교육의 통합적 접근에 대한 연구와 실천에 기여할 것이다.