唐朝的建筑业有蓬勃的发展，形成了完整的建筑体系，是中国古代建筑发展史的一个高峰，在都城建设和宫殿建筑的规划布局上有重大的创新，成就辉煌。
唐朝所兴建的诸多宏伟单体建筑和规模宏大的建筑群组，标志着唐朝木构建筑技术所达到的高度水平。例如唐朝大田宫含元殿、麟德殿等建筑，雄伟壮阔。武则天在洛阳所建明堂，高294尺，方300尺，堂内有“巨木十围，上下通贯，桶栌榉楗藉以为本”。可见，这一高大建筑是用巨木作中心柱来连接所有承重木构件的方式，以保证建筑整体的牢固。当时建筑的基本构件，形式逐渐定型化，各构件有一定的比例关系。唐朝木构架建筑，从尺度规模、柱列布局、材分制度、斗拱形制、榫卯技术等方面，均已达到成熟阶段。用料标准化、规格化是唐朝木构架建筑技术的重要成就和建筑技术成熟的重要标志。大量规格化预制构件的采用，使大规模建筑可以在短期内较快地完成。
唐朝的主要建筑材料有木、石、土、砖、瓦、石灰、琉璃、金属以及油漆等。在重要建筑基座、门阙已广泛使用贴面砖，宫殿和贵族宅第已用花砖铺地。唐朝的屋顶用瓦，有灰瓦、青提瓦和琉璃瓦三种。青提瓦质地紧密，表面光亮，多用于宫殿和哿庙建筑。琉璃瓦多用于宫殿的檐口、屋脊、鸱吻。盛唐以后一些重要建筑已满铺琉璃瓦顶。还有表面雕刻莲花的绿琉璃型砖。琉璃瓦的颜色多为绿色，也有蓝色，流光泛彩，使建筑物华美生辉。
建筑上的彩画和雕刻，是古代建筑装饰艺术的重要组成部分，彩画对木构件又有防腐的作用。唐朝建筑上的油漆彩画的部位不断扩大，天花、藻井、檐、斗拱、本栏杆、柱、粱枋均有彩画或刷色。矿物染料品种的增加，使建筑的色彩和图案更为丰富，技艺也日趋成熟，有“退晕”、“叠晕”等技法。唐朝彩画图案丰富，纹饰生动活泼，以团花和绵纹居多，西域传入的宝相花、石榴花以及莲花的纹样也很普遍。敦煌石窟的彩画、壁画，为了解唐朝彩画的盛况和造诣提供宝贵的实物。唐朝在建筑与雕刻、绘画的结合上有重大发展，形成了特有的新风格，取得了辉煌的成就。雕饰的花纹繁复多样，图案富丽而丰满。各种雕饰的运用，极大地丰富了建筑艺术的感染力。保存至今的安济桥栏板、龙门石窟奉先寺大佛背光、大雁塔门楣、南京栖霞寺舍利塔等，都是运用建筑雕刻的优秀范例。
不仅如此，在地学方面，也有着巨大的成就。唐朝地图绘制学继承了传统制图学的积极成果，在大地测量蓬勃开展的基础上有很大的发展。唐朝疆域的辽阔和国家政治、军事上的需要，大大地推动了地图绘制学的发展。唐王朝建立后，重视本土地图的绘制，同时注意收集边疆、藩属和邻国的地图。盛唐时期国家对地图绘制更为重视，据《唐会要·职方员外郎》记载：“建中元年（780年）十一月二十九日，请（诸）州图每三年一送职方，今改五年一遣送。如州县有创造，即不在五年之限。”由国家以命令的形式规定地方政府送呈地图的年限，足见唐王朝对地图绘制的重视。同时，国家再根据地方州县地图绘制全国的“十道图”（即全国疆宇地图）。十道图一般有山川、户口、赋税、行政区划、州县及文武官员数字，以适应行政管理的需要，作为国家核定户口、征收赋税的根据之一。地图的绘制须随着实际情况的变化而不断修改，文献曾记载长安四年（704年）、开元三年（715年）、元和八年（813年）都绘有十道图。据著录可知，十道图应有数卷，分别标明不同项目的内容和数字。如当时的《西国行传》10卷，便有附图3卷。
唐朝著名地理学家贾耽（729-805年），曾担任鸿胪卿兼左右威远营使，有机会经常接见外国使节和外宾，询问：“其山川土地之始终，是以九州之夷险，百蛮之土俗，区分指画，备究源流。”正是在这种有利条件下，他撰写《古今郡国县道四夷述》47卷，并绘制《陇右山南图》一轴。这轴地图是按裴秀六体的方法绘制，可以悬挂，图面上“歧路之侦候交通，军镇之备御冲要，莫不匠意就实，依稀像真”。后来，贾耽升任宰相，有机会收集到更多的地理资料，于唐德宗贞元十七年（801）绘制出一轴“广三丈，纵三丈三尺，率以一寸折百里”的《海内华夷图》。该图面积10方丈，比例为上1：1500000，用朱、墨两种颜色标注地名，自称“宇宙虽广，舒之不盈庭；舟车所通，览之成在目”。可惜这轴地图并没有流传下来。据《新唐书·地理志》所载，贾耽还绘制有从中国到朝鲜、越南、中亚、印度以及巴格达的地图。
唐朝《元和郡县图志》是我国现存最早的一部全国性方志名著，也是一部以疆域行政区划为主体的地理总志。内容“起京兆府，尽陇右道，凡四十七镇”，“每镇皆图在篇首，冠叙事之前”（《元和郡县图志·序》）。由于成书于唐宪宗元和八年（813年），故名《元和郡县图志》。南宋时“图”亡而“志”存，因此又称《元和郡县志》。
作者李吉甫（758-814年），赵州赞皇（今河北赞皇）人，唐宪宗时曾任宰相。在《元和郡县图志》的序言中，李吉甫认为通过“图书”来了解和掌握全国各地的“山川呃塞，户口虚实”，是“事关兴替、理切安危”的大事。而编撰与绘制《图志》的目的，是为了“扼天下之吭，制群生之命，收地保形胜之利，示形束壤制之端”。强调：“成当今之务，树将来之势，则莫若版图地理之为切也。”在安史之乱后藩镇割据的年代，李占甫关于“版图地理”有利于维护和加强中央集权的论述，是有一定道理的，尽管版图地理并不能解决藩镇割据的问题。《元和郡县图志》40卷，目录2卷，共42卷。今本仅有34卷。该书对当时全国十道所属各府、州、县的范围大小、四至、八到（按八个方位到主要城镇的距离和路线）、丘壤山川、疆域沿革、户口多少、贡赋物产、名胜古迹，均有详细的介绍。全书所记载的河流有550余条，湖泊130余个。《图志》对形势险要等与军事有关的内容，尤为重视。书称：关中形势，“居高屋之上建瓴水也”；襄阳形势，“北接宛洛，跨对樊沔，为荆郢之北门，代为重镇。”《元和郡县图志》继承了汉魏以来地理志、图志的积极成果，内容丰富，文笔简练，图文并茂，被后人称为“体例最善”，被后世的各种方志书奉为楷模，是我国地理志、图志和方志发展史上的重要里程碑。
唐朝航海事业发达，对潮汐规律的观察与计算比前代有长足的进步。唐朝窦叔蒙著《海涛志》，对潮汐周期性现象的三种情况有明确的认识和阐述。一是一日内海水有两次涨落（两次潮汐循环），即所谓“一晦一明，再潮再汐”；二是一个朔望月内海水有两次大潮和两次小潮，即所谓“一朔一望。载盈载虚”；三是一个回归年也有两次大潮和两次小潮，即所谓“一春一秋，再涨再缩”。他不仅阐明了正规半日潮的一般规律，而且总结出一个回归年中阴历二月和八月出现两次大潮的规律。他还发明了一种推算潮汐时的图表法，根据当天月相，便可以从图上查出高潮到来的时刻。比窦叔蒙稍晚的封演，把朔望月中潮时逐日推移规律述说得很详尽。他在《说潮》一文中说：“大抵每日两潮，昼夜各一。假如月出潮以平明，二日三日渐晚，至月半则月初早潮翻为夜潮，夜潮翻为早潮矣。凡一月旋转一匝，周而复始。月虽有大小，魄有盈亏，而潮常应之，无毫厘之失。”后人评论封演对潮汐规律的叙述“语必征实，足资考证”，可见他的结论是从认真观察的记录中得出的结论。李吉甫在《元和郡县图志》中，对钱塘江潮也有准确的记载：“常以月十日、二十五日最小，月三日、十八日极大。小则水渐涨，不过数尺；大至涛涌至数丈。每年八月十八日，数百里士女共观。”
对潮汐成因的认识，窦叔蒙在《海涛志》中阐述了潮汐和月球运动的密切关系：“潮汐作涛，必符于月。”晚唐卢肇在《海潮赋》中谈到：“日激水而潮生，月离日而潮大”，提出了太阳的作用与潮汐生成相关，可谓是一种新的见解。唐朝的潮汐理论，在当时处于世界领先的地位。