作为世界古代文明标志的
指南针、火药和印刷术三大发明的出现或大规模使用均始于
北宋.
宋代,指南针用于航海事业.而宋朝当时的造船技术水平也是当时世界之冠,隔水仓技术,更是经马可·波罗介绍,传入欧洲.宋朝的主要造船厂分布在江西、浙江、湖南、陕西等地区.太宗时期,全国每年造船达到三千三百余艘.到了
南宋,由于南方多水加上海上贸易日益发达,造船业发展更快.南宋时代还出现了车船、飞虎战船等新式战舰.
中国是最早发明火药的国家,唐末火药开始用于军事.北宋时东京设立专门制造火药的机构,火药得到充分地发展,广泛用于军事.
宋朝的印刷术更是对世界都影响深远,由于纸张的大量生产与活字印刷术为印刷业的繁荣提供了基础.宋朝的印刷业分三大系统,官刻系统的国子监所刻的书被称为监本,而民间书坊所刻的书被称为坊本,士绅家庭自己刻印的书籍属于私刻系统.印刷术开始于
隋朝的雕版印刷,经
宋仁宗时的毕升发展、完善,产生了活字印刷,并由蒙古人传至了欧洲,所以后人称毕升为印刷术的始祖.
宋朝积累了前人的经验,在冶金方面引入了新的技术.公元前1世纪,汉朝时期的中国人已经研制出用碳作为媒介物,将锻铁和铸铁融化在一起炼钢的方法.宋朝又研制出两项炼铁的革新.一种方法用来铸造次等的不均匀的钢；另一种是现代炼钢熔炉的前身,通过鼓冷风反复锻造,来达到脱碳的目的.
宋朝的通才科学家如沈括和苏颂代表了宋朝早期科技经验主义的思想.沈括通过精确测量子午圈,发现了地磁偏角的存在,比欧洲早了四百年.沈括还确定出
北极星几个世纪运转的位置.这使得海员在航行时利用指南针更准确地确定方向.沈括对地质学也颇有研究.在长期观察奇怪的自然现象后,他阐明了一个地貌学和气候变化原理.根据当时日食和月食的观测情况,他分析出太阳和月亮是球状的,而不是平面的,从而扩展了中国早期天文学家的理论.担任司天监期间,沈括举荐北宋天文学家和数学家卫朴,两人一起运用宇宙学假设,描绘行星运行轨道的变更,包括逆行.在卫朴的协助下,沈括连续五年来每晚三次记录和测绘月亮的运行轨迹,从而修正了关于月亮的运行的误差,这也是他的另一项重要成就.