这个时期是中国历史上经济极为活跃的时期，在经济的带动下，科学技术得到了全面的发展，取得了一系列极其辉煌的成就，其中许多成就是划时代的，对世界的文明进程产生了重要的影响。
利用磁铁的指极性制造指南仪器，是中国古代的一项伟大发明，在先秦的典籍中就记载有以天然磁石制成的磁勺——司南，以指示方向，但在宋代之前，中国的对 外活动主要在陆路方向，如西域、朝鲜、越南等地，对于陆路来讲，太阳和地面的标志可以解决方向的问题，所以指南针更多地是用于风水和看病上，方士们将铁针 与天然磁铁摩擦而得到了指南针。
但是随着航海范围的扩大，尤其是宋王朝陆路的交通受到辽金等政权的阻隔之后，使得海路成为了与外部世 界联接的主要途径，在碧波万里的大海里航行，方向是非常重要的，虽然可以靠观测日月星辰来辨别方向，但如果遇到阴天，则水天一色，迷失方向的情况时有发 生。公元1000年左右，一些航海学家就将指南针安装在船上，指导航行。根据沈括梦溪笔谈的记载，最初的指南针有四种装置：水浮法，把磁针横贯灯芯草，让 它浮在水面；放在碗唇；放在指甲上；用丝线拴在磁针的中心，悬挂起来。后来又发明了水罗盘，在罗盘的中心挖一圆洞，内盛水，放进横贯灯芯草的磁针。南宋时 期，就出现了旱罗盘的雏形，将天然的磁铁安装在木刻的指南龟腹中，在木龟的腹下挖一个光滑的小穴，对准了放在顶端尖滑的竹钉子上，支点的摩擦阻力小，木龟 就可以自由地转动指南。
指南针一经发明，便很快地被应用于航海，这标志着人类从此获得了全天候、远距离航行的能力，当时频繁来华进行贸易的阿拉伯人将中国的指南针传入了欧洲，使近代欧洲航海家的一系列远航和地理大发现成为可能。
在11世纪上半叶快要结束的时候，科举制度和学校制度放宽了对学生出身门第的要求，读书的群体扩大，而社会的文化生活也比较繁荣，因此对印刷提出了新的 要求，于是中国的印刷术又有了巨大的突破，那就是毕升发明了活字印刷，其方法是：用黏土制成大小相同的一个个印坯，每个印坯刻一个字，常用字则刻几个到几 十个，然后用火烧烤，使陶化变硬而成泥活字，泥活字按照音韵分门别类放在木格中备用，印刷时用两块铁板，四周加铁框，在框内排版，铁板上先施一层松脂、蜡 和纸灰等混合的黏合剂，字排满板后用火稍加烘烤，使松脂和蜡稍为融化，黏住泥活字，再用一块平板将字面压平，就可以刷墨印刷。两块铁板一块排字，一块印 刷，交替使用。印完的版仍用火烘烤，使松脂和蜡稍融，放回木格以备使用，如遇到没有刻成的字，则可现作，活字印刷克服了雕版印刷一块只印一张，无法再变 动，因而费工费料的缺点，从而提高了印刷的效率。
印刷术在元代有了改进，王祯创制了木活字，而后又有了锡、铜、铅字，元代的印刷术迅速向欧洲传播，由于欧洲的几种语言文字中的字母只有二十几个，活字印刷非常便利，大大促进欧洲的文艺复兴，加快了世界进入近代历史的进程。
唐代发明了火药，但是应用并不广泛，北宋时，由于几个政权的对立，火药开始获得较大的发展，火药已经不是炼丹炉中的奇观，而运用到了战场之上，宋代火药的成就体现于如下两个方面：
1.爆炸能力强，北宋曾公亮在《武经总要》一书中记载了三个火药的配方，其中硫、硝、炭三者的比例是 60？30？10；61.54？30.77？7.9；74？26？15，这接近了现代黑色标准火药的比例，如美国为74%？10%？16%；德国为 75%？10%？15%。
2.管形火器出现，最早的管形火器是火枪，用巨竹制造，用来喷射火焰，后来又发明了突火枪，也用巨竹造的， 射程为几十米到百米，到了宋末或元初，管形火器已改用铜或铁制造，大型的叫火铳，小的可以拿在手上叫手铳，这都具备了近现代枪炮的雏形。在12、13世 纪，火药和火器经海上交通和陆地的蒙古兵西征，先后传入伊朗、阿拉伯和欧洲，并成为欧洲军事活动中的重要武器。不过，应该注意的是，火药和火武器的发展在 中国非常缓慢，火药更多是用于爆竹的产生，北宋王安石的诗就是一个例证：“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏，千家万户瞳瞳目，总把新桃换旧符”。
宋元时期的天文学也达到了一个高峰，首先进行了大规模的恒星观测，北宋在1010～1106年约百年间，进行了5次大规模的恒星位置观测工作，其精确度 比前有很大的提高，到元代，郭守敬等人又进行过一次大规模的测量，使记录的恒星数增加到了2500多颗，并编制成了星表。其次把中国古代传统的天文仪器 ——漏壶、圭表、浑仪、浑象等推向成熟。第三得出一批较为准确的天文数值，如关于回归年的长度，南宋的《统天历》和元代的《授时历法》采取了 365.2425日，其误差只有22秒。
宋元的建筑技术取得了较大的发展，中国古代建筑以木结构为主体，宋元时期是其纯熟和高度发展阶段，这从《营造法式》的出现可以看出，《营造法式》由李诫编撰，他对历代工匠传留的经验以及当时的建筑技术做了全面系统的总结，是当时中原地区官式建筑的规范。
宋元的桥梁建造技术也很高，在传统的拱桥和梁桥的建造上，出现了不少的技术突破，这时期建造的桥梁数量很多，特别是在宽阔的水面上造了不少大中型的桥 梁，形成了中国历史上造桥的一个高潮时期。福建泉州的洛阳桥和安平桥是当时桥梁技术的典型，洛阳桥又名万安桥，于1053年兴建，1057年竣工，洛阳桥 位于入海口，江面开阔，江水与海水交汇，在这样的地段上建桥是史无前例的，工程比较艰巨，为了解决桥基和桥礅的联结稳固，工匠们巧妙地发明了种植牡蛎稳固 基础的方法，利用牡蛎的石灰质外壳附在石块上生长的特点，使桥基和桥礅的石块通过牡蛎的壳而联结在一起，洛阳桥长834米，46个桥礅，建成之后，先后经 历了上百次的地震、海啸和台风，至今仍可以通行车辆。安平桥建于南宋1138～1151年间，全长2000多米，因而又称五里桥，有桥墩361座，在 1905年郑州黄河大桥建成之前，这座桥是历史上遗留下来的最长桥梁，史称“天下无桥长此桥”。
宋元时期，社会经济和文化有了较快的 发展，医学亦相当发达。宋人十分重视总结前代的医学经验，政府曾多次下令征集医书、方论，对之进行校订、编辑和刻印出版，传世医典《黄帝内经》、《难 经》、《脉经》、《针灸甲乙经》、《伤寒杂病论》、《金匮要略》、《巢氏病源候论》、《千金要方》、《千金翼方》、《外台秘要》校定后，一般随即刊刻，广 泛流传。南宋高宗命王继先等校《大观本草》，共载药1748种，这部巨著奠定了宋元时期药物学的基础，为明代李时珍《本草纲目》出版前的本草学范本。校定 医书而外，宋人还十分重视医方的搜集和编辑。宋元时期，出现了四大医学家：刘完素、张从正、李杲、朱震亨，他们在运用和理解传统的医学典籍上，有各自独特 的创建，自成一家，因此形成了不同的医学流派，分别被命名为“寒凉派”、“攻下派”、“温补派”和“养阴派”。
这一时期，也涌现了一大批的数学家，其中以秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰最为著名，被称为宋元数学四大家，他们的突出成就在于高次方程的数值解法等方面。
