宋代科技水平达到了一个高度成熟的阶段。宋代的火药、指南针、印刷术彪炳史册；制作繁复的天文观测仪器和精确详尽的星图指引着宋代天文学昂首向前；前后相继的数学大家延续着宋代数学研究领先世界的奇迹；医学领域出现了大批总结性著作，为世间苍生祛病保平安。两宋空前繁荣的科技成就粲若繁星，永远闪耀在华夏悠悠五千年的历史天空之中，也对全球科学技术的综合发展乃至人类文明进步都做出了巨大贡献。
东汉蔡伦发明的造纸术，居中国四大发明之首。其余三大发明：火药、指南针、印刷术或在宋代发明，或在宋代得到广泛运用。三大发明表明宋代科技已达到了前所未有的高度，居于世界科技文化界的领跑地位，不仅是宋代科技的伟大成就，也深刻影响着人类社会的进程。
■火药
火药是中国古代的伟大发明，早在商周时期木炭就被运用在冶金中，春秋战国时期，硫磺和硝石的性能又渐渐被人们掌握。随着炼丹术的长期发展，至迟到唐代，火药最终成型。
火药的大规模运用是在宋代，并在军事上显现出巨大威力。咸平三年（1000），唐福、石普先后向朝廷呈献火箭、火球、火蒺藜等新式火药武器。庆历四年（1044），由曾公亮、丁度编撰的《武经总要》里首次记载了毒药烟球、蒺藜火球、火炮等3种火药武器的配方。火药武器的出现大大拓展了火药的使用空间和生产规模。北宋政府专设火药作坊，居北宋军器监下辖11作之首，日产弩火药箭7000支、皮火炮2万支。绍兴三十一年（1161），宋军开始使用能投掷榴弹的弩机。宋代火药武器经历了由制造火药箭、火炮等燃烧型武器到制造霹雳炮、震天雷等爆炸型武器的重大发展。在北宋抗金战争中，霹雳炮得到广泛的使用。震天雷的威力也不可小觑，“其声如雷，闻百里外，火围半亩之上，火点著甲铁皆透”。由于宋朝出现了火炮，宋代的象棋里也出现炮。《事林广记》中就记载着中国最早的象棋谱。除火炮、火药箭外，宋代还出现了管形火器。开庆元年（1259），用竹筒内装火药制成的突火枪问世。
■指南针
指南针同火药一样，也是中国古代的伟大发明。早在战国时期，中国就出现了磁石制作的指南工具“司南”。司南呈勺状，放在刻有24个方位刻度的地盘上，勺柄会自动指向南方。司南发展到宋代演变为指南鱼、指南龟。宋人还发现“磁石磨针，则能指南”，并掌握了人工磁化技术，学会了用磁性钢针作为指南工具。宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中记载了装置指南磁针的四种方法：水浮、指爪、碗唇、缕悬。沈括还发现了指南针在指示方向时“常微偏东，不全南也”，沈括关于磁偏角的发现对地磁学研究是一个重大贡献，他比哥伦布横渡大西洋所发现的磁偏角要早400年。
指南针的改进给航海事业带来了划时代的影响。依托着先进的指示工具和精良的航行设备，宋朝成为当时海上贸易的大国，泉州、明州都是当时驰名中外的海上贸易港口。中国的造船技术也是世界上最先进的，庞大的帆船商队频繁远航至阿拉伯、印度、东南亚、日本与朝鲜。在航行中，指南针发挥了巨大作用，“舟师识地理，夜则观星、昼则观日、阴晦观指南针”。南宋发明罗盘后，航海者“风雨晦冥，惟凭针盘而行……毫厘不敢差误，盖一舟人命所系也”。指南针的技术被阿拉伯人传到了欧洲，后世麦哲伦的环球航行、哥伦布发现美洲新大陆等都借助了指南针的神奇力量。
■印刷术
自东汉蔡伦改进造纸术，文明传播的方式有了新的突破，有了现代意义上的书籍。而印刷术的发明则开辟了书籍发展的新篇章。
现存宋版书雕版细致，字体工整，刀法圆润，可见宋代的雕版印刷已经相当成熟。宋太祖开宝四年（971）张徒信费时12载雕印了全部的《大藏经》，共刻板13万块，总计1076部、5048卷。如此浩大的书籍印制工程在世界上也是前所未有的。北宋熙宁以后除官方印刷外，民间私刻、坊刻蔚然成风。有的私人书铺就有刻工数十人之多，宋朝雕版印刷进入鼎盛时期。哲宗时期徐戬刻印《夹注华严经》等佛教书籍贩往朝鲜等地，获利颇丰。
随着雕版印刷的鼎盛，其耗时费工、每印新书都要重新刻板的弱点也表露无遗。庆历年间（1041～1048），平民毕发明了活字印刷术，弥补了雕版印刷的不足，大大节省了雕版所需人力，缩短了印制周期。毕用胶泥刻成单字烧硬，备用。印刷时，在带框的铁板上涂上松香、蜡、纸灰的混和物，然后将所需活字排在框里，排满后就放到火上焙烤。待松香等混合物熔化后再用铁板把字压平成板，则可印刷。印完后，又将铁板置于火上加热，取下活字，以便下次使用。方便经济的活字印刷术是中国印刷史上一次重要的技术革命，在世界上也处于领先地位。毕发明活字印刷术比德国人谷登堡用活字印刷《四十二行圣经》早了400余年。
