在我国科学技术史上，宋元时代是科学技术最为繁荣发展、各种发明创造层出不穷的重要时期。天文学、数学、医学与本草学以及技术科学的许多部门都取得了新成就。下面分别作简要的叙述。
（一）天文学与数学
天文学 宋朝历法一共改了十九次，是我国历史上历法改革频繁的一个朝代。历法的不断改革，反映了天文学研究的活跃。
宋朝天文学的发展可分为三个阶段。北宋初到神宗前，历法以崇天历为代表，主要成就是超新星的观测；神宗朝到北宋末，历法以纪元历为代表，主要成就是水运仪象台的制造；南宋时代以编撰统天历为著名。
北宋初，用后周王朴的钦天历。钦天历在天体运动的计算中提出了等加速运动的公式，是准确的。仁宗朝用崇天历前后达四十年。著名的天文学家楚衍参与崇天历的编撰。在司天监任职四十多年的天文学家杨惟德，在他的著述中曾一再介绍崇天历。崇天历的天文数据较接近天文实际。至和元年（一○五四年）四月朔有一次日全食。当时在汴京观测这次日食是“日食既，至申乃见，食九分之余”。用崇天历推算食甚时间在申正一刻二十分，食分为九分半弱，与观测所得几乎相同。北宋又有纪元历，是天文学家姚舜辅等所编撰，它的求赤道坐标变换为黄道坐标的计算方法比较简易。纪元历中还引进了四次方程式的算法。它的各项天文数据多为金大明历和元授时历所采用。北宋沈括提出了十二气历的编制方法，虽没有实行，但在历法史上无疑是一项卓越的成就。
北宋的天象观测很有成绩。对天空三十一大区（即三垣：紫微垣、太微垣、天市垣和二十八宿）恒星位置的观测共进行了六次。大中祥符、景祐、皇祐、元丰、绍圣和崇宁年间各进行过一次。元丰时的观测被画成星图，见于苏颂的《新仪象法要》和黄裳的天文图。一二四七年（淳祐七年）黄图在乎江府复刊，即现存的苏州天文图。崇宁年间观测到的记录，部分载入纪元历内，所测二十八宿距度星的平均误差绝对值只有0°.15，已很精密。
江苏苏州南宋石刻《天文图》
北宋有两次超新星的观测，一次是一○○六年（景德三年），一次是一○五四年（至和元年）。前者是在司天监内观测到的，在骑官星西，相当今天蝎宫星座，形状如同半个月亮，四周有光芒，亮度可以鉴别物体。后者是杨惟德观测到的。这星本来很暗淡，他观测时忽然亮起来，星的亮度和金星差不多，四周都是光芒，颜色已达到炽白状。这是因为星的内部结构突然变化而引起爆发，亮度增加千万倍所致。杨惟德观测到这颗超新星的位置在天关星附近，相当今金牛宫星座内、所以这超新星称为一○五四年金牛座超新星。
一○○二年（咸乎五年）司天监对狮子座流星雨的观测，一○六四年（治平元年）沈括对陨星的观测，一○六六年（治平三年）司天监对哈雷彗星的观测，都很有名。沈括对这次陨星的记录也很翔实。历史上以陨星为陨铁的解释，沈括是第一人。
元代铜壶滴漏
北宋的天文仪器制造也有成就。在计时仪器方面，仁宗朝有燕肃造莲花漏，在很多州使用。莲花漏就是浮漏，用两个放水壶，一个受水壶，再用两根叫“渴乌”的细管，利用虹吸原理，把放水壶中的水，逐步放到受水壶中，使受水壶中水平面高度保持恒定。相等时间内受水壶的水流速度恒定，据以测定时间。
元祐年间，苏颂和韩公廉等制造水运仪象台。这是把测量仪器的浑仪，表演仪器的浑象和计时仪器集中在一起的一项划时代创作。这个水运仪象台分三层，高三丈，上层放浑仪，中层放浑象，下层是传动机械设置部分。在报时的设置上又分五层木阁。古代以一天为一百刻，又一天有十二时辰，一夜有五更，一更有五筹（五夜）。这五层木阁都能报告出来。这个仪器用水力转动，吸收前人许多优点而发明了和钟表中相同的擒纵器，使这仪象台有节奏的按时转动，把报时、观象、测天同时表达出来。刘弇（元丰二年进士）在《龙云集》卷二《太史箴并序》一文中说：“其后筑台，别置浑仪象，激金水其下，机擎轮吞排，晦斡明至，与造化分疾徐低昂。”推崇备至。
南宋改历，以宁宗朝杨忠辅的统天历为冠。统天历定一回归年的长度是365.2425 日，和现代通用的格列高利历相同。后来元朝的授时历也同这个数据。统天历还提出了回归年日数长度变化的法则。
绍兴年间，王及甫曾制造假天仪，见他所著的《天经》。这假天仪整个形状象一个瓮，瓮里面“钻穴为星”，把我国看不到的南天星座部分作为瓮口，瓮用柱撑起，瓮口有四柱小梯，观看时可以扶梯进去。这个瓮还有一根轴可以转动表演。元朝郭守敬造玲珑仪也是一个假天仪，是王及甫工作的继续。
金灭北宋，把纪元历也带到北方，成为金杨级编大明历的底本。一一八○年（大定二十年），赵知微重修大明历。赵知微的贡献有两条，一是对太阳视运动的计算中初步用了内插法三次差的公式。二是对日月食食限的计算用了几何方法。这都是天文计算方面进步的措施。契丹人耶律履修乙未历，没有实行。后来耶律履之子耶律楚材在元初修庚午历，庚午历内容虽十九采自赵知微的大明历，但耶律楚材在历法中提出了朴素的地球经度（里差）概念，也是我国古代天文学上的一项创见。又据《金史?天文志》，兴定五年（一二二一年）司天台内还有女真族天文学家夹谷德玉担任天象观测工作。
金朝从北宋得到的天文仪器，放在法物库内搁置了二十多年。一一五四年（贞元二年）始交司天台管理。贞祐南渡后没有搬回开封。又因当时铜的缺乏，在开封也没有造新的浑仪。据《金史?章宗纪》，承安四年（一一九九年）有丑和尚进浮漏、水称、影仪、简仪等图，当时“命有司依式造之。”浮漏即指莲花漏。水称在北宋水运仪象台中约相同于天衡。影仪和简仪的内容不详（可能为后来郭守敬造简仪和景符时所据）。
明昌年间，张行简又造星丸漏，比较新颖。星丸漏北宋叫辊弹漏刻，很少记载，相传是后唐僧人文浩所发明。利用一铜丸，通过四个曲折的孔道，从上放入自下落出，保持恒定速度而测定时刻，在行军和旅途中应用。后来元朝都城用的碑漏，也是星丸漏的一种。又据《金史?章宗纪》，泰和四年（一二○四年）司天台长行张翼曾进《天象传》。长行是司天台内的散职官名，《天象传》当是天象记录的专书。
元朝天文学以郭守敬等人编制授时历为其高潮。清代所编《畴人传?郭守敬传》说：“推步之术，测与算二者而已。简仪、仰仪、景符、 几之制，前此言测候者未之及也；垛叠招差、勾股弧矢之法，前此言算造者弗能用也。先之以精测，继之以密算，上考下求，若应准绳，施行于世，垂四百年。可谓集古法之大成，为将来之典要者矣。”这不独是对郭守敬等人的评价，也是我国古代天文学的总结。测是观测，代表仪象；算是历算，代表历法。先通过观测实践，再通过计算实践，所得结论是“若应准绳”，便以为法。一二八○年（至元十七年）授时历编成，郭守敬等人在给忽必烈的奏报中说：自西汉三统历到北宋纪元历共一千一百八十多年，历法改了七十次，其中新创法的有十三家。从纪元历到至元十七年又一百七十多年，授时历考正凡七事，新创法又五事。按授时历中考正七事都是对天文数据的重新测定。包括冬至时刻、回归年长度、太阳的位置、月亮的位置、交食的辰刻、二十八宿距度和太阳出入时刻。其中测二十八宿距度比北宋崇宁年间观测的还要精细。回归年长度则采用了统天历的数据而加以详细证明。创法五事都是对天文计算的改革，可归纳为两点，一是全面用内插法三次差计算并定出公式，即所谓“垛叠招差”。二是引进了球面直角三角形法，即所谓“立浑比量”。
授时历的完成主要归功于郭守敬在仪象观测上的贡献。在天文仪器制造上郭守敬确有惊人的创造力。他十五六岁时即致力于这方面的工作，一直到大德年间将近七十高龄还造天文钟呈进。专研于此，达半个世纪。郭守敬在天文仪器制造方面勇于创新，力求提高精确度和切合实用。元以前的浑仪上有七八个大小的环，环环相套，在观测上妨碍视线。郭守敬造简仪以简化浑仪，只保留了两套观测用环，一个是测量赤道坐标，一个是测量地平坐标。元以前的圭表高八尺，郭守敬造高四十尺的铜表比旧有的表高五倍，这样对测量日影长度的相对误差可减少到五分之一，测量的精确度大为提高。又在高表上设置了景符，能测量到太阳圆面中心的精确位置。他又造七宝灯漏、柜香漏、屏风香漏等计时设置，都是根据不同要求而制造使用的。
元朝在天文学上还有一项重要的成就，即一二七九年（至元十六年）的大规模纬度测量。这次测量在二十七个观测站举行，地理纬度从北纬15°到65°。观测的结果在陕西行省、河南行省和中书省直辖地的十四个观测点用纬度值来比较，平均误差在半度以内。可见观测的精细可贵。
河南登封元代观星台
数学 与天文学关系密切的数学，宋元时代也很发达，出现了好几位有成就的数学家。北宋有贾宪，南宋末有秦九韶和杨辉，金末有李冶，元初有朱世杰。秦、杨、李、朱是金元之际数学上的四大家。
贾宪是天文学家楚衍晚年的学生，做过右班殿直和左班殿直。时在沈括之前。王洙《谈录》上说：“贾宪运算亦妙，有书传于世。”贾宪在数学上的发明有二：一是开方作法本源图，就是指数为正整数的二项式定理系数表，从商除、平方、立方、四次方一直到六次方的系数列成一个图，世称贾宪三角形。比西方同样的巴斯加三角形要早六百年。二是增乘开方法，是解一元多次方程求正根的一种简便方法。这种方法也比西方为早。商除是一次，平方是二次（是面积），立方是三次（是体积），这都容易理解。再进一步碰到四次是什么，要突破这一点，确实很非凡，开四次方可以，则开多次方便可类推了。贾宪为我国古代代数学的发展奠定了基础。
贾宪以后，沈括在数学上也做了些工作。一项叫会圆术，就是已知弓形的弦和圆径求弧长。在我国历史上首先提出孤线与直线的关系，但沈括的结论还是一近似公式（这公式元朝郭守敬等人撰授时历时用到它）。又一项叫隙积术，用到一种高阶等差级数求和的方法。沈括还发明了指数相乘的法则。物理学上凹面镜成倒像的解释，沈括说箩家叫“格术”。天文学上推算五星运动的顺逆留合，沈括说算家叫“缀术”。测量学上的审方面势，沈括说算家叫“喜术”。当时对待数学和其他科学的关系，于此可见。
秦九韶，南宋未普州安岳人。早年曾在杭州从隐君子受数学。一二四七年（淳枯七年）著《数书九章》一书。他在著作中发展了贾宪的增乘开方法，解一个一元十次方程式，并附有算图。算图中列算式如层层剥笋，秩序井然，所以现在还有人把增乘开方法叫“秦九韶程序”。秦九韶还发明了整数论中一次同余式组的普遍解法，这就是闻名世界的中国剩余定理。
金代，数学上发明了天元术。大约金中时开始流行，之后得到迅速的推进。一一八四年（大定二十四年），平阳毕履道为了校订地理书用到当时流行的算法。又有平阳人蒋周著《益古》一书，记录了天元术。还有金都水监颁印的《河防通议》（约在明昌年间）也有算法讲到天元术。蒋周这部书已伏，《河防通议》中的算法可以从元人引用中得知。最早的天元术比较简单，立出算式只是解一个一元二次方程。天元术发明后，平阳、太原、东平、真定等地区广为传播。
天元术以“元”代表未知数X，以“太”代表常数项。列式时把元字写在算码的右侧，如11 元即表示2x，或单写太，如11 太也同。写了元便不写太，写了太便不写元。方程式的各项是从下而上，即太在元下，太是常数项，元是X 项，元上是X2 项，再上是X3 项等等。太下是1/X（即X-1）项，再下是X-2 项等等。也有记法从上而下恰恰相反。在用算筹排列时，正数用红色筹。负数用黑色筹。用算码时，正负数也用红黑色区别，但为了书写方便，可在算码的个位数加一斜撇，如-2 作■，-231 作‖川卜。天元术的方法一般是根据问题中已有条件，立天元一（x）为未知数（所求数），最后列出方程式，解方程得数。至于解方程式在一元三次以上，就要用到贾宪的方法。
金末在真定府一带流传的一部数学著作叫《洞渊测圆》，指演算勾股容圆（直角三角形的内接圆）算题共有十三问。李冶根据此书加以推广，又集天元术的大成，写出了他的名著《测圆海镜》。
天元术出现后，很自然地发展为天地二元木，天地人三元术和天地人物四元术。这大概已是元代的事了。
现在流传下来的元代数学著作有：《锦囊启源》、《透廉细草》、《丁巨算法》（一三五五年），只存辑本；《算法全能集》、《详明算法》、《算学启蒙》（一二九九年）、《四元玉鉴》（一三○三年）存有足本。后两书都是朱世杰所撰。朱世杰是元朝数学家的代表，也是当时世界上杰出的数学家之一。
朱世杰在数学上的贡献主要是发明四元术和多种高阶等差级数求和方法。他是一位数学教习，周游湖海二十余年。他的数学实践活动大约在元朝初期。由天元术发展到四元术是当时数学演算中的必然结果。四元术以天地人物表示四个未知数，天在下，地在左，人在右，物在上，中间是太。和天元术的表示法相类，太（常数项）下面是天的一次方、二次方等等，左边是地的一次方、二次方等等，右边是人的一次方、二次方等等，上面是物的一次方、二次方等等。如果天与地相乘则放在左下方各位置，地物、物人、人天相乘类似。只有不相邻的天物（上下）、地人（左右）相乘各项，则放在相应的夹缝内。四元术的计算方法用四元消法，把四个元经过剔消，最后剩下一个元。这个元如果不是天元，可以易位。然后用天元术的解法，求得答案。《四元玉鉴》的一篇序文上说：“上升下降，左右进退。互通变化，乘除往来。用假象真，以虚问实。错综正负，分成四式。”这种数学思想的形成是经过了比较复杂的思辩过程。在我国古代数学中明确提出数学“用假象真，以虚问实”，这还是第一次。
朱世杰的多种高阶等差级数求和方法，古代叫垛积术。他以茭草垛（即一加二加三加四..）为母垛，推演出各种不同方式的垛而求其积。其名称有英草落一形、三角落一形、撤星更落一形等十多种。朱世杰在垛积命名和演算上都掌握了演绎归纳的初步方法，他演算的结果和推导的公式都很准确。朱世杰这方面的工作，在当时的世界上也是先进的。
由于手工业生产的发达，商业上交换的频繁，宋元时代实用算术方面也有很大的进展。第一是发明了除法口诀。第二是出现了完整的算码。第三是计算工具由筹算发展为珠算。
简易乘除法在唐中叶已有人注意。北宋初徐仁美设“增成立一”法，沈括说：“增成一法，都不用乘除，但补亏就盈而已。假如欲九除者增一便是，八除者增二便是。”九除增一和八除增二就是后来的九一下加一和八一下加二等句。同时，宋初的应天历内提到身外除一、身外除三等，身外除一指除数是十一，身外除三指除数是十二。可知除法口诀在宋初已开始有了萌芽。这一新生事物很快为广大人民所掌握，到南宋末和元初，除法九归的口诀便全部成熟了。二一添作五、三一三十一等句在计算技术中传诵开来。又在田亩计算中发明了飞归。在斤两换算中，创造出斤求两和两求斤炔。记录简易乘除法的专书应推南宋末杨辉的著作。杨辉是钱塘人，著有《杨辉算法》，对后来省算工作的推广影响很大。
南宋出现了算码，关键是零符号的发明。南宋蔡沈的《律吕成书》内，把118098 用文字表示为十一万八千□□九十八，这□□即代表空百。画方时一快便变成○了。大约江南在南宋未，北方在金末元初，数学著述中都出现了○的符号。零的发现是数学史上一件大事。北宋司马光《潜虚》中曾经以×表示四。这样我国算码的初步形体是| || 川乂ò■■■义，后来书写ò变成8，义变为夂为文。这就是后世所说的苏州码子字。在阿拉伯数码字推广使用以前，我国数学上的演算，商业上的会计都用这种算码。
元代已普遍使用算盘。刘因《静修先生文集》中有算盘诗。元剧中也见算盘。元末明初陶宗仪的《辍耕录》已论算盘珠。近年发现洪武辛亥（一三七一年）金陵王氏勤有书堂新刊《对相四言杂字》（看图识字书）有算盘图，十档，上二珠下五珠。这是目前发现最早的珠算算盘图。这部《对相四言杂字》中图绘的服装纯是元代式样，知此书的租本当在元代。书中还有算子图，算子即算筹。《水浒传》中所称的算子也即这种算筹。由此看来，元朝到明初仍是筹算和珠算并用时代，大概到明中叶以后，便废弃筹算而专用珠算。
（二）医学与本草学
宋朝编辑出版了大量医药书籍，传播医药文化。仁宗时，两次集中校刊医书。一○二六年（天圣四年）编辑出版了王惟一的《铜人腧穴针灸图经》三卷，并在汴京刻石。又铸铜人，刻画经穴传授。九七八年（太平兴国三年），王怀隐主编《太平圣惠方》一百卷，按一千七百二十九种症状，收集一万六千八百三十四份处方，分一千六百七十门类编排，在九九二年（淳化三年）和一○八八年（元祐三年）先后出版。太宗雍熙年间，贾黄中等人编辑《神医普救方》达一千卷之多。徽宗时，曹孝忠主编《圣济总录》二百卷，收录药方二万多，已雕板而不及付印，北宋亡。金军占领汴京时取走书板，后在金、元刊刻。
神宗元丰中，诏令各地名医进特效药方，由太医局通过试验，证明可用后，按方制药，在太医局熟药所出售，并把药方出版，公诸于世。徽宗大观时，陈师文等又进行订正，凡录二百九十七药方，分二十一门，这就是有名的《和剂局方》。局方的出版是北宋后期医学中的一件大事。局方所收的都是复方，这是我国古代第一部由国家颁发的配方手册。岳珂说：“《和剂局方》乃当时精集诸家名方，凡几经名医之手，又经太医局内臣参校，可谓精矣。”《和剂局方》一书后来曾不断增补，在宋朝风行一时。
北宋医学已分九科，即：大方脉（内科）、风科、小方脉（儿科）、产科、疮肿兼折伤（外科）、眼科、口齿兼咽喉、针灸、金镰兼书禁（金链也属外科，书禁指祝由科等类）。
宋代医学上的成就，以儿科为最著。北宋中叶，钱乙著《小儿药证直诀》三卷，钱乙专研儿科四十多年，对儿科常见病都有比较准确的治疗方法，已能鉴别痘疹和其他发热病不同。南宋初，刘昉等人编《幼幼新书》四十卷，同时还有《小儿卫生总微论方》二十卷，收集儿科病例比较全面。前者对婴儿保育方法、新生儿病和小儿发育异常等都有详细的记载。后者举出小儿脐抽风和成人的破伤风属同一种病，是诊断学上很大的发明。又对小儿缺唇的缝合和小儿骈指的切断，也创我国医学上的先例。
妇产科在宋代也有进展。哲宗时，杨子建著《十产论》，记载了横产（手先露或臂先露）、倒产（足先露）、偏产（额先露）、碍产（脐带攀肩）等不同类型，并说明如何使胎位转正的各种方法，是我国古代产科学上的著名文献。南宋陈自明著《妇人大全良方》二十四卷，也是一部妇产科的重要专著。
南宋出现了病因学的著作。陈言著《三因极一病证方论》十八卷。三因是把疾病发生归纳为三种原因：一种是由于气候影响的疾病，叫做外因病；一种是由于情感关系而得的疾病，叫做内因病；还有一种是由于饮食关系或外伤引起的病叫不内不外因病。当然这种分类法还欠完善，但病因学的出现，说明南宋在医学研究上跨进了一步。南宋末，施发著《察病指南》，绘有脉影图，也是一项医学上的成就。
一二四七年（淳祐七年），宋慈著《洗冤集录》五卷。这是总结宋和宋以前的法医学知识，包括杀伤、验尸、检骨和死伤的鉴别，服毒致死的毒物介绍，和救死方的记载等。其中合血法和滴骨法，有一定的道理。
金代医学的发展，分为三期：海陵王以前为前期，世宗至章宗泰和时为中期，章宗泰和年以后为后期。
前期医学的代表是成无己的工作。成无己原为北宋开封名医，后随金军北上，为权贵携居临演。他的工作主要是对《内经》、《伤寒论》等古典医书作注释。由于成无己名望很大，所以他的著作受到当时的重视，开金代研究医学的风气。中期医学的代表是刘完素和张元素两人，《金史?刘完素传》说他“好用凉剂，以降心火，益肾水为主。”赵秉文《闲闲老人滏水文集》也说：“本朝大定间，河间刘守真号完素，精干《素问》，多用凉药，以矫一时之弊。”所以后世称刘为寒凉派。《金史?张元素传》说：元素“平素治病不用古方”，“古方新病，不相能力”，自为家法，独树一帜。后期医学的代表是张从正和李杲。张从正，字子和，他去世时金朝还没有亡。李杲则进入元代。张从正继承了刘完素的学术思想又有所发挥。他用古医书的汗下吐法，用得很精，号称“张子和汗下吐法”。他力主去邪而用攻法，所以后世称他为攻下派。张从正晚年颇不得志，他自己写了一首诗，说“酷嗜医经五十年，野芹曾献紫宸前，而今憔悴西山下，更比文章不值钱。”李杲是张元素的学生，他有两部医学名著，一是《内外伤辨惑论》，二是《脾胃论》。元好问为《脾胃论》作序，说：“往者遭壬辰之变，五六十日之间，为饮食劳倦所伤而没者将百万人，皆谓由伤寒而没。”“壬辰之变”即指《金史?哀宗纪》所载的天兴元年（一二三二年）五月“汴京大疫，凡五十日，诸门出死者九十余万人，贫不能葬者不在是数”，是一次大的流行病热症。李杲以为不是伤寒，用治伤寒的方法是错误的。他通过治疗实践创内伤学说。元好问说李杲撰“脾胃论丁宁之，下怯千载之惑。”李杲以为“内伤脾胃，百病由生。”用温补脾胃之法治之。后世称之为补土派（脾于五行属土）或温补派。
元朝医学在宋金医学的基础上又有所进步。其中有成就的可推朱震亨、危亦林等人。朱震亨，婺州义乌人，著有《格致余论》、《局方发挥》等书。他多受刘完素和李杲的影响，但并不拘泥于他们的学说。他主张“阳有余而阴不足”，创“滋阴养火”方法。后世称他为滋阴派。他所用的有些药剂如大补阴丸、琼玉膏等，到现在还流传服用。刘完素的寒凉派、张从正的攻下派、李杲的补土派和朱震亨的滋阴派，号称金元医学的四大学派。金元医学四大家继承了传统的医学体系，但又各自体现了这时期的时代特征。朱震亨的《局方发挥》是批评北宋的《和剂局方》，认为局方的缺点是按经验办事，“官府守之以为法，医门传之以为业，病者恃之以立命，世人习之以成俗”，没有考虑到产生疾病的新的因素。“集前人已效之方，应今人无限之病”，势必要发生问题。这对墨守成规的人是确切的批评。
危亦林是伤科专家，著有《世医得效方》二十卷（一三四三年）。在本书第十八卷中有“用麻药法”，是世界上用麻醉药治病的较早记录。
本草学的发展在宋元是一个高潮，尤其是北宋更为突出。本草学不仅是药物学，它还包含了植物学、动物学、矿物学等知识，是宋元自然科学全面发展的标志之一。
九七三年（开宝六年）刘翰、马志等修《开宝本草》二十卷，比唐《新修本草》增加药物一百三十三种。仁宗时掌禹锡等又修本草，一○六一年（嘉祐六年）成书，称《嘉祐本草》，又增加药物一百种。次年，苏颂在这基础上撰《图经本草》二十卷，是刊本本草有图之始。一○九二年（元祐七年）陈承又将这两书合并，并加注释，成《重广补注神农本草并图释》二十三卷。唐慎微又添加药物六二八种，撰《经史证类备急本草》三十二卷。徽宗大观年间和政和年间又加增订，世称《大观本草》与《政和本草》，广为流传。政和时，寇宗爽撰《本草衍义》二十卷，辨正药物四百多种。南宋时，出现了彩绘本的本草著述，现传有《履峂岩本草》。元朱辕撰《大元本草》，“欲广本草以尽异方之产”书稿未刊，现存有许有王的一篇序文，收在《至正集》内。
《重修政和经史证类备用本草》书影
《图经本草》中丰富的植物学知识，来自各植物药产地人民的长期调查研究。对植物形态，一般按苗、茎、叶、花、实、根依次叙述。已知苗茎是同类。对于茎，已能分别“苗如藤蔓”的缠绕茎，“蔓延草木之上”的攀缘茎，和“其茎如筋”的直立茎。对于时，已能区别叶序，凡对生叶序叫做“两两相对”；轮生叶序叫做“叶作层，每层六七叶如车轮”；丛生叶序叫做“叶青碎作丛”。
一般为互生叶序。对叶缘也予注意。对于花，则花萼、花托、花蕊、子房、花序等都有详略不同的记载。花的颜色说得最为详细。《本草衍义》记载石南花说：“正二月间开花。冬有二叶为花苞，苞既开，中有十五余花，大小如椿花，甚细碎，每一苞约弹许大，成一球，一花六叶，一朵有七八球，淡白绿色，叶末微淡赤色，花既开，蕊满花，但见蕊不见花。”对花的观察如此细致，与现在的植物志相比，也无逊色。对于果，一般叫荚子或子，子又叫人（仁），大部是对种子而言。还有角（果）、核（果）、荚果等名称。白瓜也以果实为名，这和现在叫瓠果的意思相同。
宋朝还有很多植物专谱，这也和本草学的发达有关。其中以欧阳修的《洛阳牡丹记》，陈翥的《桐谱》，蔡襄的《荔枝谱》，王观的《芍药谱》，刘蒙的《菊谱》和南宋韩彦直的《橘录》最为著名。这些专谱分别总结种植的经验，记载某种植物的品种、性状、栽培技术、防治病虫害、果实的加工和贮藏方法等。和园艺学有关的著述，有南宋陈景沂的《全芳备祖》。
北宋时已观察到植物通过嫁接可以产生变异的现象。《图经本草》中关于牡丹的记载，说“圃人欲其花之诡异，皆秋冬移接，培以壤土，至春盛开，其状百变。”一○八二年（元丰五年），周师厚详细叙述了花的四时变接法。刘蒙论菊花时说：“岁取其变者以为新”，是知道变异与形成新种有关。沈括《梦溪笔谈》中已接触到植物生态学的领域，即植物生态因素与气候、地形、湿度和高度有关。和沈括同时的陆佃，记载了枣树根部用绳缚紧可使枣子自落的方法，已观察到植物生理学有关的一些现象了。
动物学知识方面，《图经本草》内观察到乌贼“八足聚生，又有两须”，与近代定为十腕类相符。又记载动物的生活史，如穿山甲食蚁，牡蛎的“蛎房”如山以及螳螂的产子等，都比以前的记录生动而具体。《本草衍义》断定河豚实有大毒，校正了《神农本草经》的错误。又论■鱼“腹重坠如囊”。寇宗夷“尝剖之，中有三小蟹，又有四五小石块，如指而许，小鱼五七枚。”则已知道通过解剖观察动物的食性。元王惲撰《宫禽小谱》介绍十七种鸟类的形态，是我国较早的论鸟类的专书。
《图经本草》中还记载了紫铆（即紫胶虫）分泌紫胶的现象。关于五倍子，北宋著述中说：四川等地有一种虫叫蟆子，它寄生在盐肤木树背阴处，春天生子，卷叶成窠，大如桃李。其寄主及生活状况几乎和现在所知相同。南宋开始人工饲养白蜡虫，并有关于白蜡虫的生活史的记载。紫胶、五借子、白蜡都是现代某些工业上需要的原料。
《图经本草》中还记有采珠砂时对矿床的认识叫珠砂床，并有岩石断口特征的描写。沈括对石膏结晶体的观察，已经从原有形态、色泽及将石膏加热后的变化等各方面都作了分析。可见当时人们对某些物质的研究已不只从表面现象去观察，而且进一步注意到内部结构了。
《图经本草》载有动物化石的资料。元丰年间，孔武仲的诗集和南宋初杜绾的《云林石谱》都记录了鱼化石。江西武宁保存有北宋时代所发现的一块化石的实物，形状象竹笋，上面有黄庭坚的题诗。黄庭坚说它是笋石。经考定为中华震旦角石，是一种动物化石。沈括曾注意到植物化石与古地理和古气候的联系，这种思想是很进步的。
（三）技术科学
宋元时代出现了好多种技术专书。我国古代文化史中的技术科学部分逐渐形成了。这些技术专书中有论建筑技术的《木经》和《营造法式》，有论冶炼技术的《浸铜要略》，有论织机技术的《梓人遗制》，有论制盐技术的《熬波图咏》，还有论造船技术的船式、船样诸书。《武经总要》中则收集了有关军事技术的纪录。《新仪象法要》是一部论述天文仪器制造技术的专书。这些专书的出现，充分说明了宋元时代在建筑、冶炼铸造、纺织、制盐、造船等技术各方面都有较高的水平。关于宋代的农业技术和工业技术上的三大发明即活字印刷术、指南针用于航海和火药用于制造火器，已见另章（见本书第五册），这里不再重述。
建筑--北宋初，工匠喻皓著《木经》三卷，其中规定屋架尺度以梁的跨度为准，阶基高度以柱高为准，后人都依以为法。喻皓和画师郭忠恕参加了九八九年（端拱二年）所完成的开宝寺塔的建筑工作。
一一○三年（崇宁二年），李诫集合了建筑工匠的智慧，并依据他自己从事建筑的经验，编成《营造法式》一书，这是我国古代建筑科学的一项宝贵遗产。《营造法式》中的大木作制度首先提出用材的标准，共分八种，这样木材的使用就能控制。其次对于梁、柱和斗拱作了详细的介绍和分析。为了增加建筑物的稳定性，书中记载了柱的“生起”和“侧脚”的方法。生起是由中心到四角的柱逐渐增加柱高。侧脚是外围的柱脚稍微向内侧倒斜一些。这样都使建筑物重心向内，使梁、柱、枋的结合更加紧密。梁的截面规定高与广的比例是十五比十（即三比二，3/2=1.5），这和现在计算上要求比例为根号2 （＝1.4142），误差很小。斗拱是由方形的斗和近似弓形的拱累叠而成，介于梁和柱之间。根据建筑物的大小，斗拱分好几层，逐层向外挑出，形状上大下小，好象一个托座。前面挑出屋檐，后面承托梁架。斗拱是我国古代建筑中比较复杂的结构部分。斗拱有放在柱头的、柱间的和房屋四周转角的，各有专门的名称。对屋顶则有“举折”的制度，即规定各种结构的坡度标准。
《营造法式》中的小木作制度，是包括门窗、栏杆、天花板、楼梯等各件的制造方法和用材规格。还有佛殿中的转轮藏，设计巧妙，整个转轮利用中心一根立轴转动。宋胡寅《斐然集》上说：“载以机轮，推而转之。”立轴上下都用铁制器械困住。转轮分七格，每格放佛经的经匣，轮轴运转，可检阅所需要的佛经。四川江油窦圌山云岩寺内发现南宋初期制作的飞天藏，仍保存了北宋时代的建造手法。飞天藏又叫星辰车，也是轮藏的一种，据研究已有轴承的装置。
小木作还制造各种器械和木样。北宋最有名的器械是指南车和记里鼓车。指南车和记里鼓车北宋以前已有发明，但制法失传。一○二七年（天圣五年），燕肃重新设计制造指南车，卢道隆设计制造记里鼓车。一一○七年（大观元年），吴德仁又设计制造指南车。尺寸规范都有详细记载。这是我国古代对齿轮系的高度运用。用两个齿数相同的齿轮，中间嵌入一个中轮，便能按同一速度和同一方向运转。记里鼓车是用轮轴机械量度地面距离的特有装置。欧洲到十七世纪才有类似的计步计的发明。
《营造法式》还记录了当时木工所用的一些新工具，其中有起线刨子，为加工门窗复杂线脚之用；又有窄锯，为锯曲线时用；又如雕锼的锼，专用来雕缕空花纹。
《营造法式》中的窑作制度，记录了烧窑技术。据《宋会要》记载当时有东西窑务，内工匠分为瓦匠、砖匠、装窑匠、火色匠、粘胶匠、鸱兽匠、青作匠、积匠、 窑匠、合药匠十类。《营造法式》内的分工也大致相同。其中火色是掌握火候。粘胶指粘瓦粘砖之类。鸱兽指造鸱尾和兽头等琉璃制品之类。青作是烧青瓷。积匠和 窑都指垒窑工作。合药即合琉璃药，指配釉料的方法。
冶炼和铸造技术--苏颂《图经本草》中说到，江南、西蜀凡有炉冶的地方都有铁。锻家烧铁赤红，在砧上打铁，有打落细皮屑的叫铁落，俗名铁花。铁矿石初炼出来铸■（音写xiě。铸造方法）器物的叫生铁。再三销拍，可以作金属薄片的叫熟铁。生熟相和用来作刀剑锋刃的叫钢铁。锻灶中飞出如尘，紫色而轻虚，可以磨莹铜器的叫铁精。对北宋锻铁生产过程，记载完备无遗。其中铁精即三氧化二铁，现代还用来作为金属宝石等器抛光之用。销拍就是炒炼。生熟相和制造钢铁，就是沈括《梦溪笔谈》中所说的灌钢或团钢法。
宋朝在铜的生产上，除一般矿冶外，还采用了胆水浸铜法。一○三五年（景祐二年），宦官阎文应献计给许申“以药化铁成铜”。后二年，钱逊奏报：“信州铅山产石碌，可烹炼为铜。”浸铜法是把生铁锻成若干薄铁片，如鱼鳞状排列在胆水槽中，浸的时间短则五天，长则十天。要看胆水的浓度而定。浸后，胆矾的铜离子被金属铁取代，形状如赤煤附在原铁片的周围。把它取出刮下来，在炉中“烹炼”三次便成铜。当时的生产指标大约是铁二斤四两得铜一斤。槽中没有被化的铁片可保留，另外加新铁片，再为浸制。用这种浸铜法生产铜，世界上以我国为最早。这是水法冶金技术的起源，是宋朝人民向自然界索取铜原料的一项重大发明。绍圣年间，当时管理饶州兴利场的张潜曾总结了工匠们胆水浸铜的经验，写有《浸铜要略》一书，原书失传，现只保存了一篇序言。
宋朝有许多大型铸件，其中有针灸铜人，铜制浑仪、铜鼎等。宋徽宗时所铸的九鼎共重二十二万斤，即每鼎重二万多斤。留传到现在的北宋大型铸件有山西太原晋祠金人台的大铁人等。这些大型铸件说明了当时铸造工艺的技术水平。
宋朝的铸造工艺仍为传统的泥型铸造、失蜡铸造和砂型铸造。关于失蜡铸造，南宋赵希鹄的《洞天清禄集》说：“古者铸器，必先用蜡为模。”这“古者”当指北宋以前的方法。关于砂型铸造，据记载南宋初仁和县出橐籥沙，可用来做鼓铸之模。《游宦记闻》中也提到蕲春钱监有沙模作。沙模就是砂型。太原晋祠的大铁人实物上有明显的接缝，一般失蜡法都是整铸，没有分段的必要。又大铁人胸部及小腿上都雕刻文字，砂型铸造本身强度低，不受雕刻，所以不象用砂型，很可能是用泥型铸造法。
铸造这样的大铸件，熔炼和浇注技术也是关键所在。《绍熙云间志》记载一○二四年（天圣二年）铸造铜钟，说：“洪炉启而祝融奋怒，巨橐扇而飞廉借力”，对掌握大炉的操作技术，十分形象。“俄而烟飞焰歇，豁然中度，华钟告成，厥功斯就”，浇注过程相当迅速。一一○五年（崇宁四年）铸九鼎，也是“熔冶之夕，中夜起视，炎光属天，一铸而就。”由此可以推测到北宋浇注设备的程度。
制盐技术--一是海盐的煎取技术，二是井盐的汲取技术。一三三○年（元至顺元年）陈椿所著的《熬波图咏》对海盐煎取术记载十分详细。《熬波图咏》中的“铸造铁拌图”是宋元时代高炉型的一种。图中提供了全套设备的图样，用风箱来鼓风。风箱的设施又见于北宋《武经总要》中的“行炉图”。王祯《农书》内的水排图也用到风箱。宋元时代风箱的发明是我国鼓风设备的一项重要发展。这种形式的风箱一直流传到现在。《熬波图咏》中最值得称赞的就是莲管秤试法。先把卤水分为四等，第一等是原盐卤，盐分为百分之百。第二等是三分盐卤一分水，比例为百分之七十五。第三等是一半盐卤一半水，刚好是百分之五十。第四等是一分盐卤二分水，比例是百分之三十三。然后用石莲子四枚浸过，放在一个盛水的竹管内，竹管口上用竹丝隔好不令莲子漾出。分别放在四等卤水中作试验。凡是四个莲子都浮起来的是第一等卤水，都沉下去的是第四等卤水，如果立浮于面的则看深浅程度可定为第二等或第三等。这样定出一个标准，便可以检验所得的卤水可煎或不可煎。这种道理与现在用浮沉子测量液体比重的意义大致相同。
井盐的汲取，以四川为最盛。北宋四川盐井有大口井和小口井两种。大口井沿袭旧制。小口井则为北宋所发明，称为卓筒井，简称筒井。用困刃钻凿井口如碗口大，深达数十丈，用大竹去节作套管以保全井壁，用皮囊汲取盐卤。筒井后来叫竹井，钻掘技术仍是在北宋的基础上加以发展的。
开掘盐井时，有硫化氢气体危害性极大。后蜀广政二十三年（九六○年），陵州陵井井口冒出毒气，“毒气上如烟雾，炼匠人皆死”。这毒气就是硫化氢。北宋时通过观察，从实践中认识到这种毒气能溶于水，凡雨天可免中毒，故发明在井下设置水盘滴水，以保证安全施工，解除危害。
造船--宋代造船，已根据船样打造。船样又叫船式。一○○○年（咸平三年），造船务匠项绾等曾献转海船式。船样有的是编成图册以供选用。有的是设计船型，制成模型，然后制造。有的即据实体仿造。一二○三年（嘉泰三年），池州秦世辅先造新样铁壁铧嘴船和平面海鹘战船两种，经过试验后确属快便。宁宗下诏，三衙江上诸军如要修造战船都照池州船样。凡定船样时都考虑到船舶的总体布置，为了防止船舶部分破坏而影响整体，已有密舱的设备。船型根据需要各有区别。沿海航行和远洋航行船型不同。南宋沿海航行已有防沙平底船。一一五八年（绍兴二十八年），福建路安抚转运司言，鱽鱼船只是明州上下浅海去处，风涛低小，可以差使；如果福建广南出海航行，则海道深阔，非明州沿海可比，所以要另制船样，造尖底海船使用。
一九七四年，福建泉州湾后堵港西南海滩发掘出一艘南宋时代木造海船，尖底，有十三个船舱，分舱密室的残形还依稀可见。船中还发现大量香药、铜钱等。可见这是一艘航行于我国南海一带的货运海船。
据记载，宋朝以“料”作为船舶载重的计量单位。最小的般为五十料，最大的达五千料。
福建泉州出土南宋海船
大概内河船行的民船和战船在五百料以内，沿海航行、远洋航行的则在四百料以至五千料不等。漕运纲船，每五百料船二十五只，或四百料船三十只，叫一纲。一纲可载重一万二三千石。船舶主要结构尺寸大致也根据料的标准而定。如三百料的长四十五尺阔十尺，八百料的长七十尺阔十八尺等。宣和年航行到高丽的海船，“客舟”长一百多尺阔二十五尺，“神舟”长阔三倍于客舟，更为高大了。
南宋初，陈傅良论“治大舟”，对控制船舶航行的三大重要部分：推进、操纵和系泊装置都有阐述。关于推进方式，宋朝船舶主要仍是风帆。徐兢说宣和时到高丽的船，“舟行终不若驾风之快也”。当时航行时风正、风偏和风息，都以大帆或小帆调节使用。南宋初，还大量制造车船，用车轮作推进装置。杨太起义军曾以车船大败宋军。踏车回旋，横冲直撞，将宋军人船数百只尽碾没入水。建炎中，乎江造船场造八橹战船、四橹海鹘船等。乾道时，建康造船场造一车十二桨四百料战船。冯堪造多桨战船，一艘用桨四十二枚，橹和桨都是传统的推进工具。
关于操纵机构，主要是船尾舵。南宋后期已知道“柁与船首，适得其平”，因为如果舵太长或太短都妨害了操纵船舶的航行。宋朝海船的船尾舵有正舵大小二等，在远洋航行时还用到副舵。系泊设备主要是矴（碇）。海船用矴可重达千斤，“千斤铁矴系船头，万丈滩中得挽留。”近山抛泊叫抛矴或放矴。还有游矴在风涛紧急时应用。掌管舵的叫舵手，掌管矴的叫碇手。
北宋熙宁中已设置船坞，修治长二十余丈的龙船。南宋乎江府一带有藏船屋，是为保护船只避免在露天受自然界的损害而制造的。
据《金史》记载，当时还创造了滑道下水法。船舶造成后，用新的秫秸铺在地上，又用大木头在两旁夹紧，乘霜滑拉动，这样不很费力的下入水中。据南宋周密《癸辛杂识》记载，遇海船搁浅时，一种方法是把船装的货取出，以减轻负重，如还无效，便缚排求活。这都是利用了浮力的道理。北宋怀丙曾用两船架起沉入河中的铁牛，也是利用浮力。
宋张商英《佛国禅师文殊指南图赞》有海船图，并说：“酌海深浅，于其远近，望月观星，知来识往。”“酌海深浅”是测深，“于其远近”是测程，“望月观星”是天文航海，“知来识往”是熟知海道。海船的制造与航海技术的发达是分不开的。
纺织--纺织技术分纺和织两方面，宋元时代纺的技术以元王祯《农书》中记载的水转大纺车为其代表，织则以元初薛景石《梓人遗制》集其大成。
水转大纺丰是在纺的工艺上以水力代替人力的创举。原来纺车都用手摇，后来发明了脚踏纺车，有三个锭子。王祯《农书》中已记有五个锭子的脚踏纺车。山于水力的应用，元代出现了有三十个锭子的大纺车。王祯说：“车纺工多日百斤，更凭水力捷如神。”水转大纺车的锭子是直立的，改变了手摇和脚踏纺车中锭子横排的形状，这样便于操作而少占用空间。现在的纺纱机中纺锭也是直立，可能就是从这种大纺车发展而来。
《梓人遗制》有一二六三年段成已的序，说明这是元初的作品，是薛景石总结元以前的织机构造而写成的专书。序文中说道：“其所制作，不失古法，而间出新意。”“求器图之所自起，参以时制，而为之图。”“每一器必离析其体而缕数之，分则各有其名，合则共成一器。”现在所知，《梓人遗制》是世界上论织机构造最早的一部专书。技术专著的编纂，是宋元时代技术科学的一个特点。
《梓人遗制》中列举四种木织机，一是华机子，即提花机。一种是立机子，即立织机。一种是罗机子，即专织纱罗纹织物的木机。一种是小布卧机子，即织一般丝麻原料的另一种木机。《宋会要?食货》记宋初置有机抒院，每人管机三四张。又记九九八年（咸平元年）绩锦院旧有锦绮机四百余张。这应当包括了提花机及其他木织机。这样的规模已是很不小了。