宋代的科學技術，在我國科技發展史上占有極重要的地位。中國古代舉世聞名的四大發明中，活字印刷術和指南針出現於這個時期，火藥的配方也在這時期臻於完善，獲得廣泛應用，並對曆史產生巨大的影響。
發明活字印刷術
活字印刷術是北宋慶曆年間(1041-1048年)，布衣畢昇發明的。關於畢昇的生平事跡，以及他發明活字版的經過，除了沈括在《夢溪筆談》一書中的記載外，還找不到第二個文獻資料。沈括隻說他是個布衣，籍貫及生平一點都沒有交代。所謂布衣，從字麵理解就是沒有作過官的普通老百姓。關於畢升的職業，以前曾有人作過各種推猜，但最為可靠的說法，畢昇應當是一個從事雕版印刷的工匠。
宋代的印刷術主要是雕版印刷，刻工技術精良。但是，雕版費工費時，存放雕版又要占很多地方，這對印刷事業的發展有很大局限性。畢昇用膠泥製成一個個單字，經火燒使之變硬，按字的韻目排列在一格一格的木架上，印刷之前，先在一塊鐵板上放上鐵框，其中放置鬆香、蠟和紙灰，再按需要揀字排列在鐵框內。排好字後，即把鐵板置於火上加熱，使鬆香和蠟熔化，再用平板把活字壓平，冷卻後活字牢固地粘成一片，就可以印刷了。如果原版不用，可以重新把蠟和鬆香燒化，揀出活字，以便重新排版時使用。
2-1畢昇
畢昇發明的膠泥活字印刷術在北宋中期沒有得到推廣。據沈括《夢溪筆談》記載，畢昇死後，他的活字為沈括的隨從所得，並加以珍藏。沈括還把這一偉大發明記載了下來。到南宋末年，才有人用這種活字印刷術印成了朱熹的《小學》、《近思錄》等書。
畢昇活字印刷術的發明，開創了近現代鉛字排印技術的先河，是印刷史上的一次偉大革命，是中國古代四大發明之一，它為中國文化經濟的發展開辟了廣闊的道路，為推動世界文明的發展作出了重大貢獻。畢昇的膠泥活字首先傳到朝鮮，稱為“陶活字”。後來又由朝鮮傳到日本、越南、菲律賓。十五世紀，活字板傳到歐洲。公元1456年，德國的戈登堡用活字印《戈登堡聖經》，這是歐洲第一部活字印刷品，比中國的活字印刷史晚四百年。活字印刷術經過德國而聲速傳到其他的十多個國家，促使文藝複興運動的到來。十六世紀，活字印刷術傳到非洲、美洲、俄國的莫斯科，十九世紀傳入澳洲。畢昇於1051年（宋仁宗皇右三年）逝世，與其妻李妙音合葬於今英山縣草盤地鎮五桂墩村睡獅山之陽。1052年（宋仁宗皇右四年）二月初七日，其子畢嘉、畢文、畢成、畢榮，其孫文顯、文斌、文忠為之立碑。
指南針的出現
指南針的發明和應用於航海，也出現在北宋時期。
在宋代以前，我國古代勞動人民已經知道磁石具有指極性，並且製造了一種稱為“司南”的指向儀器。戰國時期的韓非子說“先王立司南以端朝夕”。“司南”的指針像一把勺，用天然磁石磨製而成，置於平滑的刻有方位的“地盤”上，“共祗指南”。因為天然磁石在磨成指針時，容易因打擊、受熱而失去磁性，“司南”的磁性較弱，而它與“地盤”的摩擦力又比較大，因此，“司南”的指南效果比較差，長期未能廣泛應用。到了宋代，人們創造了人工磁化的方法，用天然磁石磨針鋒，利用天然磁石的磁場作用，使鋼針具有磁性。
磁針的裝置，在宋代也創造了“水浮”、“縷懸”等辦法，以減少指針轉動時的摩擦力。其中有一種指南魚。指南魚是把薄鋼片剪成魚形，長二寸，寬五分，魚的肚皮部分凹下去，使魚象船一樣能浮在水麵上。然後加熱並沿子午線方向淬火使之被地磁場磁化（詳見上指南魚部分）。這種人工傳磁方法製成的指南魚比使用司南方便多了，隻要有一碗水，把指南魚放在水麵上就能辨別方向了。經過長期的改進，人們又把鋼針在天然磁體上摩擦，鋼針也有了磁性。這種經過人工傳磁的鋼針可以說是正式的指南針了。沈括在他的《夢溪筆談》中提到他對指南針的用法做過四種試驗，即水浮法、縷懸法、指甲法和碗唇法。“水浮法”是把指南針放在有水的碗裏，使它浮在水麵上，指示方向。“縷懸法”就是在磁針中部塗上一些蠟，上麵粘一根絲線，把絲線懸在木架上，針下安放一個標有方位的圓盤，靜止時鋼針就指示南北。“指甲法”就是把鋼針放在手指甲麵上，輕輕轉動，由於手指甲的光滑，磁針就和司南一樣也能發生指南作用。“碗唇法”是把磁針放在光滑的碗邊上，轉動磁什，便和指甲法一樣發生指南作用。沈括經過精密的觀察實驗，還發現磁針指示的方向並不是正南正北，而是微偏西北和東南，這種發現在科學上叫磁偏角。
2-2指南針
這種指南魚，是後來出現的旱羅盤的先聲。一種可以準確指示方向的儀器，終於在北宋時期出現了。
指南針的發明，立即被應用於航海。北宋末年朱彧寫的《萍洲可談》及徐競的《宣和奉使高麗圖經》兩書，都有航海碰到陰晦天則用指南針以確定方向的記載。從此，人們在茫茫大海上航行才能有更加準確的方向。指南針的發明和應用，也是宋代勞動人民對於人類的重大貢獻。
火藥的發明
火藥雖然出現於宋代以前，但因為配方尚不完善，沒有獲得廣泛應用。在宋代，火藥配方有重大改進，其中硝的含量大大增加。
唐代火藥中硫和硝的含量是1：1，宋代增加到1：2，甚至1：3，與後代黑火藥中硝占四分之三的配方相近。在火藥中還加入其他易燃、易爆及有毒原料，使火藥的威力大大增加。火藥在宋代也進入實用階段，被廣泛應用在軍事火器方麵。北宋政府在開封設置“廣備攻城作”，製造各種戰爭物資，其中就有專門製造火藥的工場。
宋代用火藥製造的兵器，有火箭、火炮、火槍等等。在北宋初年，就有馮繼升向宋太祖進獻火箭法。這種火箭，是在箭頭附近裝上用火藥製成的燃燒物，點燃後用弓射向敵營。火炮是用拋石機把火藥製成的爆炸物拋向遠方，當時還沒有管狀大炮。北宋末年的抗金鬥爭中所出現的“霹靂炮”、“震天雷”等的火炮，大約也是用拋石機拋出的。宋代製造的火炮，已成了軍隊的一項重要裝備。南宋末年的李曾伯說，荊淮一帶的宋軍有鐵火炮十多萬隻。在廣西靜江(今桂林)的抗元鬥爭中，婁某所部250人最後擁一火炮點燃爆炸，一聲如雷霆的巨響，250人同歸於盡，月城為之崩塌，滿天煙氣，圍城的元兵也有許多被驚死。可見，當時火炮的威力已經相當大。火槍是一種竹製管狀火器。南宋初年，德安(湖北安陸)守將陳規在抗擊金兵時，創造了一種“長竹竿火槍”，把火藥裝在長竹竿裏，臨陣時點燃發射以燒傷敵人。南宋末年，壽春府(安徽壽縣)製造的突火槍，以巨竹為筒，內安子窠，燃放後，子窠從竹筒中射出，聲聞百五十餘步。火槍的製造技術從南宋初到南宋末顯然有很大改進。這種安有子窠的突火槍，已經是近現代槍炮等管狀武器的先河。它的出現，是兵器發展史上一個重要的突破。
西歐直到文藝複興後，英國人才從阿拉伯人那裏得到了火藥的配方，比我國要落後數百年之久。但重要的是火藥武器則主要是通過戰爭西傳的。據史書記載，歐洲人則是在與阿拉伯國家的戰爭中，接觸和學會了製造火藥和火藥武器，英、法各國直至十四世紀中期，才有應用火藥和火器的記載。
火藥、火藥武器傳入歐洲，“不僅對作戰方法本身，而且對統治和奴役的政治關係起了變革的作用”，所以恩格斯明確地說：“火藥和火器的采用，決不是一種暴力行動，而是一種工業的，也就是經濟的進步”。
火藥和用火藥製作的大炮，轟開了人類通向文明之路。
其他領域科技成就
除了三大發明外，宋代科技的許多領域，都出現蔚然可觀的新成果。
在數學方麵，我國古代解方程式的“開方法”邁進了一大步。北宋中期的數學家賈憲，製成一個二項定理係數表，稱“開方作法本源圖”，詳細列出各高次方展開式各項係數，並指出求這些係數的方法。17世紀歐洲出現的“巴斯加三角”，才得出同賈憲係數表相同的係數。南宋末年，數學家秦九韶創造的“大衍求一術”，在世界數學史上也占有光輝的地位。在他所著《數書九章》中，係統地指出了用“大衍求一術”求解一次同餘組的一般計算步驟，其方法正確而又嚴密。歐洲人直到500年後，對同一問題才有了較深入的研究。可見，宋代的數學，在許多領域都在世界上居遙遙領先的地位。
同數學關係密切的天文學，宋代也獲得重大的成就。
在北宋時期，朝廷設立的司天監，集中了一批天文、曆法學家，專門從事天文研究和曆法的推算。司天監曾先後五次對恒星位置進行大規模的觀測工作。其中元豐年間(1078-1085年)所講行的第四次觀測的結果，南宋初曾由黃裳繪成天文星圖，後來又由王致遠刻石立於蘇州。這就是舉世聞名的蘇州石刻天文星圖。這個星圖高達八尺，寬三尺半，刻星一千四百三十顆，以北極為中心，繪有三個同心圓，分別代表北極常顯圈、南極恒隱圈和赤道。有二十八條輻射線表示二十八宿距度。這個天文星圖，被公認為世界上最古的天文星圖之一。
對於新星和超新星的觀測，宋代獲得的成就也舉世矚目。宋仁宗至和元年(1054年)，司天監觀測到天關客星爆發的情況。近幾十年來，天文學界已廣泛承認天關星附近的蟹狀星雲，就是至和元年爆發的超新星的遺跡。這個觀測記錄的科學價值，也得到廣泛的重視。治平三年(1066年)對哈雷彗星的觀測記錄，也成了研究曆史上哈雷彗星軌道的珍貴史料。
2-3蘇州石刻天文星圖
天文學的巨大成就，還表現在天文儀器的製造方麵。北宋中期蘇頌的《新儀象法要》一書，詳細介紹了“渾儀”、“渾象”、“水運儀象台”的創造方法，並附圖63種，是一部反映這時期我國天文儀器製造新水平的科學著作。蘇頌和韓公廉等人合作製成的“水運儀象台”，構造複雜精巧，規模宏大，高達36尺多，寬21尺，用水力推動，是世界上首創的水動天文鍾。
在醫藥學方麵，宋代很重視各種醫藥書籍的修訂。北宋時先後修訂了《開寶本草》、《嘉祐本草》、《圖經本草》、《證類本草》、《本草衍義》等等。其中的《圖經本草》係蘇頌整理而成，是我國現存最早的配有圖樣的本草書。《證類本草》為北宋末年唐慎微私人修纂而成，收錄藥物1700多種，對各種藥物的配伍禁忌也作了介紹，還收錄了許多單方。因為此書不僅總結了前人的成果，還進一步發展了前人的成果，曾一再為宋朝政府修訂出版。在明代李時珍的《本草綱目》出現以前，它一直是本草書的範本。《本草衍義》為北宋末寇宗爽所撰，收載藥物雖不多，但頗多有見地的科學見解。《證類本草》和《本草衍義》這兩部醫藥書，對醫藥學都產生過較大的影響。
對於醫方書籍的整理，在宋代也受到重視。宋太宗太平興國三年(978年)，王懷隱主編的《太平聖惠方》一百卷，收集了前代流傳下來的16000多個處方。後來賈黃中等人又集醫方之大成，編成《神聖普救方》1000卷。宋神宗元豐年間太醫局編纂的《和劑局方》，是我國第一部由政府刊訂的配方手冊，曾廣泛流行。
宋代醫學的進步，還突出表現在分科更加細致及診治技術之提高方麵。唐代中醫隻分四科，宋代分為九科。其中以小兒科、產科、針灸科最為有名。當時的兒科醫生已能區別天花、麻疹、水痘等傳染病，並各有專門處方。產科方麵，已有專門介紹順產、難產各種情況的著作出現。北宋錢乙《小兒藥證直訣》、楊子健《十產論》，分別是小兒科和產科的代表作。針灸科的發展，最重要的成就是北宋前期王唯一所著《銅人腧穴針灸圖經》及其所製作的兩具針灸銅人。這本書在後代一直是針灸科教學的重要參考書。針灸銅人的構造精巧，造型逼真，使針灸圖像具有立體感和真實感，長期受到國內外醫學界的重視。
宋慈於宋理宗淳祐七年(1247年)寫成的《洗冤錄》，是我國第一部係統的法醫學著作，它記述的內容廣泛，包括人體解剖、檢驗屍體、檢查現場、鑒定死傷原因、自殺或謀殺的各種現象、各種毒物和急救、解毒的方法等等。這部法醫著作，比西方最早出現的由意大利人菲德裏於公元1602年寫成的法醫著作，早了300多年，受到國際法醫界的廣泛重視，被譯成多種文字出版。
在建築技術方麵，宋代也有相當可觀的成就。
北宋時期，政府的主管機構將作監很重視建築技術的規範，於元祐六年(1091年)編成《元祐法式》。接著又由李誡重新編修。李誡用了6年時間，於元符三年(1100年)編成《營造法式》一書。
該書對曆代建築經驗及宋代建築技術成就作了係統的總結，對各種官府建築的用材選擇、各種結構的坡度標準、各種技術操作，都作了嚴格的規定，而且圖文並茂，有許多極珍貴的建築圖案，它不僅是宋代建築技術向標準和定型方向發展的標誌，也是當時世界上最為完備的建築學著作。這部書所規定的各項建築技術製度，對後代建築技術的發展，起過相當大的作用。
宋代的建築，以塔及橋梁最為著名。塔以磚塔為主，也有木塔與石塔，外觀多呈樓閣樣式。開封祐國寺的“鐵塔”，建成於北宋慶曆元年(1041年)，底座呈八角蓮花狀，共13層，全用預先燒製好的琉璃磚砌成，因外表顏色如鐵，被稱為鐵塔。九百多年來，盡管有過洪水及地震等自然災害，塔基有所下沉，但整個塔身迄今屹立在開封市內，可見該塔建築之堅固。著名木工喻浩於宋太宗端拱二年(989年)在開封開寶寺所建的福勝塔，也是8角13層，高達120米，是一座木構塔。著名的泉州開元寺東西塔，都在宋代由木塔改建成磚塔，又於南宋時先後改建成石塔，並一直保存至今，反映了宋代石結構建築的高超技術。橋的建築，以北宋都城開封的虹橋，泉州的洛陽橋、安平橋最為著名。虹橋是這時期木拱橋的代表作，全用木梁連接成拱，跨徑近25米，淨跨約20米。
2-4宋代建築
拱矢約5米，橋寬8米，不用支柱，橋下可以任船隨意航行。這種木拱結構猶如長虹飛越河上，是橋梁建築中的一件傑作。泉州洛陽橋和安平橋都是石橋。洛陽橋建成於北宋嘉事占四年(1057年)，橋長1200米，寬5米，有47個橋孔，建於洛陽江入海處，水急浪高，工程非常艱巨，為了解決橋梁基礎穩固問題，建築者們首創了“筏形基礎”，沿橋位向江底拋擲數萬立方巨石，築成一條長一裏，寬20多米的石堤，然後在石堤上築橋墩，橋墩的迎海麵砌成尖劈狀，可減少海潮衝擊力，又在橋基和橋墩上種蠣固基，利用牡蠣的石灰質貝殼附在岩石間繁殖的特性，使橋墩和橋基的石塊通過牡蠣貝殼的繁殖自己連成一體。橋麵的石梁，每塊都有20至30噸之重。這個巨大規模的石橋的建成，是橋梁建築史上的一個奇跡。至今在泉州一帶，還流傳著關於洛陽橋建築的一些美妙的神話，說這座橋的建築有神力的幫助。其實，這是建橋工匠聰明才智的結晶，它揭開了中國橋梁史上新的一頁。安平橋建於南宋初年，全長270米以上，橫跨安海海灣，是我國古代遺留下來的最長橋梁。塔和橋梁的建築，充分反映了宋代建築技術的高超。
沈括和《夢溪筆談》
在宋代科技發展史上，值得一提的還有沈括和他的名著《夢溪筆談》。
沈括(1031-1095年)，字存中，錢塘(今浙江杭州)人，曾積極參加熙寧變法，但在許多問題上又不完全附和王安石，因而被王安石罵成“儉人”、“小人”，遭到王安石的排斥。他在政治上並不得誌，但在科學技術上的成就卻蔚然壯觀。《宋史·沈括傳》說他“博學善文，於天文、方誌、律曆、音樂、醫藥、卜算，無所不通，皆有所論著”。《宋史·藝文誌》所錄的沈括著作有22種、155卷之多。可惜他的著述多數沒有保存下來，但從現存的《夢溪筆談》，也可以反映沈括涉及的科技領域之廣泛。
2-5沈括
《夢溪筆談》有26卷，連同《補筆談》、《續筆談》共30卷，其中科技方麵的條目占l／3以上，內容涉及數學、天文、曆法、物理、化學、地理、冶金，建築、動植物等十多個科技領域，而且在許多領域都有精辟的見解。例如，他通過長期觀測和研究，提出了月本無光，“日耀之乃光”的科學結論，並解釋了月亮盈虧的自然現象。他發現磁針“常微偏東”，全指南的現象，是物理學方麵發現磁偏角的最早記載，比西歐的記載要早四百多年。他用小紙人所做的共振現象的實驗，證明了弦線的基音與泛音的共振關係，比歐洲人所做的類似實驗要早好幾世紀。他用流水侵蝕作用，解釋浙東雁**山及我國西北地區黃土高原的地貌，由太行山的山崖中含有貝殼及鳥卵石的現象，推測出太行山“乃昔之海濱”。他還用泥沙淤積解釋華北平原的成因。這些解釋都是地質地理學方麵的科學見解。他在任西北地區軍事長官時用熔蠟製作的立體地圖，比歐洲最早出現的立體地圖也要早700多年。《蘇沈良方》中沈括所整理的醫方，反映了他在醫學方麵的精湛造詣。其中的“秋石方”，記載了世界上最早的荷爾蒙製劑的配製方法。沈括在科技方麵的傑出成就受到後人的敬仰，被中外學者公認為曆史上卓越的科學家。