宋代的天文学家们继续了传统的天文观测，～年间，先后造了架巨型浑仪，每架用铜达万斤左右。～年间，进行过次大规模的恒星位置观测活动，并且记录了年爆发的一颗超新星。在～年间，天文学家们通过长期观测天象，在原有星图的基础上画了一张新的星图。

年，支持王安石变法的皇帝赵顼以岁而终。在此之后，王的新法遭到了司马光（～）为首的一派大臣的反对。司马光当时用了年的时间，在几个史学家的帮助下于年编写出了杰出的编年史《资治通鉴》。这部书在客观广泛地取材时，用很大的篇幅记述了从战国到五代共年间历代君臣治乱成败的事迹。然而，北宋政权这时也已临近了难治大乱的关头。

由于燕肃（生卒年不详）在年发明了用恒定水位保持均匀流量的漏壶（莲花漏），在朝廷做官的泉州人苏颂（～）和韩公廉组织人于年制成了水运仪象台。它用漏壶的流水为动力，推动齿轮系统，使仪器保持和天体一致的运动速度。水运仪象台可以演示和观测天象，并计时和报时。这个复杂的机械机构与张遂和梁令瓒造的天文钟相似，但更为复杂精巧，可说是当时世界上最复杂的机械运动系统了。苏颂为此写了一部专著《新仪象法要》。另外，苏颂还是一位药物学家。可以肯定，当时泉州这个外国商人聚集的城市对年轻的苏颂产生了影响。他在官场曾于～年间升至右相，短暂的在位说明这位技术专家在当时波诡云谲的政界不如在天文机械方面得心应手。

到南宋时期，宋的江山只剩下半壁，但天文学家们仍然观测着全部星空，并在这个王朝接近灭亡的年，由黄裳（～）生前绘出的一张尺×.尺的星图被摹刻于苏州圣庙石碑，这便是我们今天所见的苏州石刻天文图，在它上面刻着颗星座。

科学家沈括，生于杭州，通过读经考取进士并多年为官，用功极勤，精研科学技术。沈括在为官时曾受王安石派遣，于年赴辽国进行边界谈判，拒绝割地。他晚年被罢官后在镇江所写的名著《梦溪笔谈》证明他是一位博学的科学家。这本书总结了他的前代特别是北宋时期科学技术的成就，是一部内容无比丰富的古代科学技术百科全书。对于今天来说，它的价值在于向人们描绘了一幅北宋时代中国科学技术高度发达的历史图像。它记录了当时已出现在社会上的各种各样的新发明和各类知识，对普通平民的创造和社会地位高的人的成就给予了相同的重视，这一点无疑是符合科学精神的。建筑师喻皓（五代末宋初人）的《木经》和建筑成就、毕昇的泥活字印刷术、水工高超（庆历年间人）的合龙堵口方法等都被他认真地记录下来。

沈括既是一个科技史家，也是一个出色的研究者。他于年推荐淮南人卫朴入司天监主持修订奉天历，八年而成。他自己也曾大胆地提出了一个历法改革方案：以十二个节气定十二月，以立春为一年之始，以便于农时。显然这不能被大多数人接受，因为传统的历法已经深入到中国人的生活之中。王安石的改革因触及了不少人的经济和政治利益而遭到反对，沈的历法方案因会给许多事情带来麻烦而被否定。在习惯和改革之间有时候很难判定是非。沈括在数学方面研究过高阶等差级数求和一类的问题，对透光镜和凹面镜做了研究和观测，还做过振动实验，他已认识到华北平原是由泥沙淤积而形成的。他是世界上史载最早发现磁偏角的人（欧洲人在年后才发现）。他的可贵品质是博闻广记，留心观察和亲自动手研究，并试图推索出自然界的“理”。当然，他清醒地知道，在自己的时代“欲以区区世智情识，穷测至理，不其难哉？”（《梦溪笔谈》）无论如何，他在科学技术方面的智识已达到了他那个时代的学者所能达到的峰巅。值得特别指出的是，沈括的《梦溪笔谈》一书是一位老者罢官闲居时的总结性、记述性著作，因而可以看做他生活的那个时代一般知识分子在科技知识方面所能达到的最高水平。由于沈括也是从读经和参加科举考试开始他的为官生涯的，可见儒学并未限制他对科技知识的追求。实际上，他说的用“世智情识”“穷测至理”，便是现代人所说的科学。

宋代的开矿业有了很大的发展。宋英宗在位时期的年，铁的产量已比唐宪宗统治时期的年增加了倍，这个增加数字是在治区缩小的情况下取得的。如果把整个西夏和辽国的数字都加在一起，实际增加的倍数还要大得多。宋朝有的矿山的规模已达万人之多！全国共有近处冶铁场。用煤代替柴薪烧火取暖早在汉代就开始了，不过，在唐朝白居易（～）的《卖炭翁》诗中，我们看到唐代的都城中还是以烧木炭为主的。在宋代的汴京中，烧石炭取暖已十分普遍了。用煤炼铁早在汉代就开始进入试验阶段，在北魏人郦道元的《水经注》中已有明确的记载，但只是在宋代，这项技术才开始广泛地应用到冶金方面。年，徐州利国监的大铁矿（朝廷所经营的矿山）用煤炼铁。无疑，尽管西亚人最先开始冶铁，但中国人却最先开始用煤炼铁。用煤炼铁的缺点是产品含硫量较高，但由于煤的燃烧值高于木炭，所以能够节省下大量的木炭。在人口增加、铁产量增加和木材日益紧缺的情况下，煤便日益成了炼铁的基本燃料。北宋时期开封城里还有炼制“猛火油”的作坊，这是对石油的加工利用。

此外，为增加炉温和强化炼铁过程，在宋、西夏、辽等地区的炼铁场中都出现了用木风扇鼓风的新技术。木风扇是东汉时杜诗发明的鼓风水排改进而来的。北宋时发明的铁匠和农家炉火用的手拉风箱是最初的活塞式机构。另外，宋时民间还改进了水车，发明了用烛火热气转动的走马灯（这种供观赏的灯实际上是现代燃气涡轮的雏形）。

由于开矿业的发展，北宋末期人杜绾对矿岩作了认真研究。杜绾写了一本矿岩学著作《云林石谱》，表明他对古代鱼类化石的形成有了基本正确的看法。他写这本书的时候正是北宋政权临近灭亡之时，书于年出版，已是北宋被金推翻后的第年。随着这场宋王朝南迁的历史动荡，各地手工业工场的发展出现了一些新的变化，一些地区的繁荣趋势减弱了，而另一些地区则慢慢地发展起来，但就宋王朝而言，南宋时期它的国力衰落了，发展仅仅局限到了南方的半壁江山。