《梦溪笔谈》集古代、特别是北宋时期科学成就之大成，是我国和世界古代科学史上的重要科技著作，被李约瑟誉为“中国科学史上的坐标”，而沈括也被李约瑟称为“中国整部科学史中最卓越的人物”。
化学化工
炼丹术
公元前200年~400年中国炼丹术兴起。魏伯阳的《周易参同契》和葛洪的《抱朴子》记录了汞、铅、金、硫等元素和数十种药物的性状与配制。公元750年中国炼丹术传人阿拉伯地区。
在中国的奴隶社会转入封建社会时期，生产普遍获得了发展，其中酿造、制陶、采矿、冶金等工业都迅速发展起来。由于生产的发展，统治阶级不仅希望提高物质享受，而且希望长生不死，在这样的时代背景下，炼丹术就应运而生了。
东汉前炼丹术有两个不同传统：一是致力寻找长生不老药；二是试造黄金。到了东汉，炼丹术得到进一步发展，两个传统汇合为一，出现了著名的炼丹术家魏伯阳，著书《周易参同契》以阐明长生不死之说。继后，晋代炼丹术家陶弘景著书《真诰》，葛洪著有（神仙传》、《抱朴子内篇》、《抱朴子外篇》、《肘后备急方》四书。唐代，炼丹术跟道教结合起来而进入全盛时期，当时的炼丹术家孙思邈，著作《丹房诀要》。
这些炼丹术著作都有不少化学知识，据统计共有化学药物60多种，还有许多关于分解反应、化合反应和置换反应等化学变化的记载。如魏伯阳的著作中载有硫与汞化合生成硫化汞、汞和铅化合可得铅汞齐；葛洪则认为一切物质都是可以变化的，他在收集、研究各种药方为民治病的同时，进行大量炼丹术实验，熟悉了许多物质的组成和一些比较简单的化学反应，对世界炼金术的影响极大。
炼丹术家虽然发现了不少化学知识，也提出了一些对化学有影响的炼丹理论，对化学发展有重要贡献，但由于他们的思想方法不甚科学，不是根据物质现象的分析研究去发现物质变化的规律，而是把某些物质的性质或现象，加以主观推论作为炼长生不死之药的依据，因而注定了炼丹术必将逐渐衰亡。
瓷器制造
瓷器是我国重大的发明之一，远在夏商时已有原始素烧的瓷器，后经我国劳动人民历代的研究、改进，制瓷技术逐渐有了提高，到唐代已发展到相当高的水平，特别是到明代已发展到了一个鼎盛阶段，得到国内外的称赞。在世界上，中国是最早发明瓷器的国家，比意大利威尼斯开设的第一家瓷器工场早2000多年，素有“瓷器之国”之称。
瓷器是由高岭土、长石和石英等作为原料，经过混合、成形和烧制等步骤而制成的。最早的瓷器为青瓷，进而发展到自瓷，后又发展为彩瓷。据专家考证，青瓷最早产于浙江的绍兴、上虞一带；最早的白瓷是北齐武平六年（575年）范梓墓出土的一批白瓷；彩瓷发明于唐代，最称著的为“唐三彩”。唐三彩的发明，标志着唐代制瓷业者，对化学特性的认识，对釉色的精细调配，烧炼时火候的掌握和控制已发展到较高的水平。
唐代瓷器的改进，标志着瓷器已从陶器中分化出来，成为独立的手工业。到五代时，制瓷技术及品种又有提高。据史书记载，吴越国贡品有秘色（即青蓝色）瓷器，成为当时的佳品。周世宗在北方郑州还特设了柴窑，其产品据史书记载：青如天，明如镜，薄如纸，声如磐，技术精湛，堪称诸窑之首。在品种上，除生产日常生活用品及建筑上用的瓷砖、瓦外，还发展了“瓷版”和“瓷刻”的新工艺，说明我国当时的制瓷技术已很高。
从唐以后，我国的瓷器已出口东西方各国，并将其制作技术传到东南亚、日本和阿拉伯等国家。瓷器技术是我国人民对人类社会的发展和科学进步的又一重要贡献。
漆器制造
我国的漆器制造有着悠久而辉煌的历史，最早出现在新石器时代。战国与秦汉时期，漆器品种开始增多，工艺也达到了很高的水准，是漆器制造的繁盛期。
漆最早是被祖先用来写字的，后用来漆物。在新石器时代出现了漆器，商周时代已开始利用色漆和雕刻来装饰器物。那时的漆造还处于探索阶段，主要制作生活用品。漆色以红、黑两种单色为主，髹（xiu休）漆工艺仅有彩绘和镶嵌两种。
战国、汉代是漆器制造空前繁荣的历史时期，大量制造各种实用与观赏品。髹漆工艺主要有描彩漆、镶嵌、针刻等。装饰纹样盛行动物纹、云纹、几何图案。特点是色彩丰富、线条奔放、勾勒交错、气韵生动。
东汉以后，漆器制作进入了缓慢发展时期，但其间也取得一些令人瞩目的成就。如唐代的金银平脱工艺、宋代的雕漆工艺都得到高度发展。
元明清时期形成了漆器制造史上的又一高潮，形成了官造、民间漆器生产同时并存、共同发展的局面。元代的雕漆工艺取得了辉煌成就，并涌现出张成、杨茂、张敏德、彭君宝等技艺卓越、流芳千古的制漆名家；明代的髹漆工艺全面发展，工艺技法已有14大类，近400个品种，达到了“千文万华，纷然不可胜识”的程度；清代在继承明代的基础上又有进一步发展，某些品种在造型和制作技术上，达到了登峰造极的境地，进~步推动了漆器制造业的发展。
漆器工艺是我国古代科技史上的一项杰出创造和发明，我国的漆器工艺精湛、纹饰优美，具有重要的工艺美术和文物价值，是世界工艺美术品的重要组成部分。
火药的发明
火药是中国四大发明之一，大约发明于唐代中期。最早的火药出自炼丹家之手，后为军事所利用，并得到发展和改进，先后出现了燃烧性火药和爆炸性火药。
我国的炼丹术中有所谓“伏火法”，其实质是对硝石、雄黄、硫磺、草木药等物在共同火炼前的预处理方案，旨在先改变它们的易燃、易爆的剧烈性质。由此可看出，炼丹家当时对火药成分和化学性质的认识以及在火药的配方上已达到较高水平：远在汉代，炼丹家魏伯阳就用硫磺来检验硝石的真伪；南北朝，炼丹家陶弘景明确地指出硝石遇到赤热炭会产生猛烈燃烧；唐代初期，孙思邈认为硝石、硫磺、皂解和木炭粉混合可产生猛烈燃烧，至此，火药实际上已经发明，孙思邈因此被认为是黑色火药的发明人。
唐朝末年，火药已开始用于军事目的，火药的配制也更趋科学化。用硝石（硝酸钾）75%、硫磺15%、炭粉10%就可制成威力强大的火药。据记载，唐末军阀李希烈采纳炼丹家意见，用火药加桐油为武器，击败了对方。
虽然唐朝已开始使用火药，但“火药”的名称及其正式配方最早见于北宋庆历四年（1040年）曾公亮所撰《武经总要》，其中翔实记载了用于制作“毒药烟球”、“蒺藜火球”、“火石包”的火药方。
大约在南宋（1224~1264年），中国火药由商人经印度传入阿拉伯国家。西欧直到文艺复兴后，英国人才从阿拉伯人那里得到了火药的配方，比我国要落后数百年之久。
火药的发明是人类通向文明的一个里程碑，对人类发展具有重大意义。
煤的开采和使用
中国早在2500至2600年前的春秋战国时代，就已发现了煤炭，并已开采利用，是世界上最早开采和使用煤炭的国家。
在当时，煤炭被称为“石湮”或“湮石”。汉书《地理志》记载，“豫章出石，可燃为薪”。明代李时珍的《本草纲目》里记载：“石炭即乌金石，上古以书字，谓之石墨，今俗称煤炭，煤墨相近也”。元初，意大利人马可·波罗来中国，因当时欧洲还没有用过煤炭，对中国烧煤很是惊奇。
我国古代将煤炭不仅广泛用于取暖，用于冶炼和烧石灰，而且还制成了焦炭。在西汉时代，我国已经开始采煤，将煤炭用作炼铁的燃料。自汉以后，有关煤炭的记载越来越多。汉魏间成书的《豫章记》提到用煤来烧饭。北魏郦道元《水经注》多次提到使用煤炭。在南北朝时期，煤炭已成为北方人取暖、做饭的常用燃料。宋朝是我国古代利用和开发煤炭最有成效的时期，并开始用焦炭炼铁，这是冶金史上一个划时代的发明。明代科学家宋应星在《天工开物》中十分详尽地记载了煤炭的品种和开采方法，并记载了当时煤炭已广泛用于日常生活燃料、冶锻、熔铜、烧石灰、升炼朱砂、制取矾和硫磺等，还记载了炼铁用的焦炭。而欧洲人炼焦始于1771年，比我国晚了数百年。
石油的发现和利用
我国是世界上最早发现和利用石油的国家之一。古书上载“泽中有火”即指地下流出石油到水面而燃烧。宋朝沈括所著《梦溪笔谈》第一次记载石油的用途，并预言：“此物必大行于世”。早在距今2000年前的东汉初期，著名的史学家班固就在《汉书》中第一次记载了石油——“高奴有洧水可燃”，所记述的是露头的油苗浮于水上的现象，并认识到石油的可燃性。东汉末年唐蒙著的《博物记》一书，更详细地记述了陕北一带石油情况，并第一次出现“石漆”这个名字。北魏地理学家郦道元在《水经注》中记载了我国许多地方都有石油。由此可见，我国古代就已经发现石油。
把石油用作润滑剂、防腐剂和粘合剂，以及用于医药。宋代科学家沈括创造性地发明了石油制炭黑技术，开辟了石油利用的新途径。北宋时期，我国建立了世界上最早的炼油车问，开始生产初步炼制的石油产品，其易燃性远远超过了原油。
综上所述，我国古代在石油的发现、开发和利用方面，都取得了极为突出的成就，为近代石油工业的兴起奠定了早期的基础。
天然气的开发与利用
天然气是一种燃烧热值较高的燃料，其主要化学成分为甲烷。在现代社会中，天然气有着广泛的用途。在天然气开发与利用的历史上，中国是世界上最早的国家。
在古代，人们把天然气的气井称为“火井”。据《汉书·地理志》记载，“西河郡，汉武帝元朔四年置，鸿门有天封苑，火井祠，火从地出也”。说明当时那里已有火井。西汉杨雄在公元前1世纪末著的《蜀都赋》中也记载四川地区有火井”。这是中国生产天然气和拥有天然气井的最早记录。
中国最早开发的天然气主要是用来煮盐，时间最迟不晚于东汉。在四川成都和临邛等地出土的东汉画像砖上都刻有煮盐图，即利用天然气井煮盐水以制盐。
在欧洲，英国是最早使用天然气的国家，时间是公元1668年，比中国晚了1400余年。此外，中国的天然气开采技术也比较先进，许多技术为世界首创。
自燃现象的认识与记载
公元290年出版的中国的政治家、哲学家和诗人张华所著的《博物志》一书，是记载自燃现象的最早的文字。
张华一生收集神奇的传说和超自然现象，还在某种程度上以科学观点去研究这些收集来的东西。他研究的诸多现象中包括“奇怪的发光现象”、“神秘的紫色蒸气”、“发光物体”、“五彩灯”以及共振现象。因此，凭借这样的兴趣，张华留下了关于自燃现象的最早记录。
要认识自燃现象需要有敏锐观察力和理解力。在中国13世纪的《棠阴比事》一书中，可以看出当时对自燃现象已有所认识，并用来解释发生在大约1050年的一场灾难性的火灾，使那些被认为是肇事者的人们幸免于死：“强至祠部为开封府仓曹参军时，禁中露积没幕。一夕火，主守者皆应死。至预听者，疑火所起，召幕工讯之。工言制幕须杂他药，相因既久，得湿则燔。府为上闻。仁宗悟日：‘顷者真宗山林，火起没衣中，其事正尔。’主守者遂比轻典。”
西方人首次认识到自燃现象见于杜哈麦尔在1759年发表的一篇科学文章中，比我国的记载晚1400余年。
银朱和铅粉
我国古代的颜料丰富多彩，自然颜料如朱砂、石青、石绿等，经久不变色，一直沿用至今。另外还有两种人造颜料——银朱和铅粉，色泽鲜明、性质优良，直到化学颜料出现的现代，银朱仍举世闻名，被世人交口称誉。
银朱与朱砂一样，都是红色颜料，成分都是硫化汞。但朱砂是天然产品，而银朱是人工制造品。我国在晋代以前，炼丹家就已经摸索出用汞和硫制成丹砂的方法。唐、宋以后，制造经验日益丰富，质量愈来愈高。其制法是，将天然的硫化汞加热后离解出汞，汞和硫磺反应，加热升华，又生成硫化汞。这样，原来质量不纯的硫化汞就变成了红色的银朱。
银朱是一种质重而遮盖力强的鲜红颜料，我国古代用于制造著名的朱红雕刻漆器等，现在还用于油画和印泥，向来为世界各国所重视。
铅粉，《本草经》上称“粉锡”，《参同契》上称“胡粉”，现在叫“铅白”，化学名称为碱式碳酸铅。我国制造铅粉的历史很早，大约公元前4世纪的《计倪子》一书中已有记载。东汉魏伯阳的《周易参同契》说，“胡粉投人火中，色白还为铅”。现在最早记载铅粉制造法的是南来范成大的《桂海虞衡志》。近代方法主要是利用二氧化碳、醋酸及水蒸气与铅反应而制成。
铅粉是一种白色的重质粉末，是白色颜料中遮盖力最大的颜料，其缺点是有毒性，且与合少量硫化氢的空气接触易变黑。所以过去是油漆工业中不可缺少的白色颜料，现在则为二氧化钛所替代。
生物学生命科学
对植物生态学的最早论述
《管子·地员》中论述了世界上最早的关于植物生态学知识。直到公元19世纪中期，国外生物学家才在探险考察过程中获得有关植物生态学的资料。德国人洪德堡于1807年发表了《植物地理知识》一书，奠定了植物生态学的基础。但是，从时间上来说，他们对植物生态学的认识比《管子·地员》要晚2000多年。
植物生态学是研究植物与环境相互关系的科学，我们祖先在长期的农业生产活动中，很早就积累了丰富的植物生态学知识。《管子·地员》记述了在土质优劣、地势高低和水泉深浅不同的土地上，所宜生长的各种植物不同，并得出“凡草木之道，各有敷造，或高或下，各有草物”的重要结论。其意是：植物的生长同土壤的性质有关，不同质地的土壤所宜生长的植物不同；同时，植物的分布与地势的高下有关。书中还以一个山地为例，依高度不同，将山地分为五个部分，并列出每部分所宜生长的植物名称。这是由于山地高度不同，温度各异而造成的植物垂直分布的现象。该书所谈的这些情况，与现在华北地区的山地相符。书中又以一个小地区内植物的垂直分布为例，指出“凡被草物，有十二衰，各有所归”，并列举了十二衰（十二种植物）的名称。这种情况与实际也是相符的。这是小地区内由地势高低不同，水分分布各异的环境所造成的。
《管子·地员》认为土坡有18种，其中有三种土壤最优良合称为“三土”。书中详细说明了三土的性状及适宜种植的谷类品种。这些论述的科学性，与近代植物生态学初期的水平相比，毫不逊色。
最早的生物防治
我国劳动人民很早就从生物界互相制约的现象中受到启发，发明和运用了生物防治的方法。