中国古代的科技文化成就，代表了当时全人类的最高水平，在很长一段时间内在世界上独领风骚。“四大发明”深刻影响了世界文明的进程；祖冲之是世界上把圆周率准确计算到小数点后7位数字的第一人；东汉的张衡创造了世界上第一台测定地震方位的仪器——地动仪；中国的丝绸享誉世界；中国的瓷器也名扬天下……
造纸术
纸是用以书写、印刷、绘画或包装等的片状纤维制品。造纸术中国古代的四大发明之一。
起初，人们是把文字刻在甲骨上，或写在竹板、丝绢上，很不方便。汉代，农业发达，经济繁荣，国力强盛，文化事业蓬勃发展。笨重的竹简和昂贵的缣帛已不能满足人们的需求，寻求新的书写材料已成为时势所趋，造纸术就因此应运而生。
在两千多年前的西汉时期，就有人会用植物纤维造纸了，但这种纸看起来十分粗糙。后来，人们又造出了以丝为原料的“丝絮纸”，但造价太昂贵。
东汉元兴元年（公元105年），蔡伦在东汉京师洛阳总结前人经验，改进了造纸术。他以树皮、麻头、破布、旧渔网等为原料造纸，大大提高了纸张的质量的生产效率，扩大了纸的原料来源，降低了纸的成本，为纸张取代竹帛开辟了的前景，为文化的传播创造了有利的条件。新的造纸术使旧的不便书写的麻纸变成了至今大致结构没有改变的良纸工艺。
《后汉书·蔡伦传》对蔡伦发明造纸术的记载，是迄今为止有时间和人物的准确记载造纸术的最早记录，广为人们承认。书中说：“自古书契，多编以竹筒；其用缣者，谓之为纸。缣贵而简重，并不便于人。伦乃造意，用树肤、麻头及敝布、鱼网以为纸。”后世遂尊蔡伦为我国造纸术的发明人。
蔡伦（公元62年—121年），字敬仲，桂阳（今湖南郴州）人，明帝永平十八年（公元75年）入宫为宦。章帝章和元年（公元87年）任尚方令，掌管宫廷手工作坊。和帝元兴元年（公元105年）发明造纸术。安帝元初元年（公元114年）封龙亭侯。安帝建光元年（公元121年）去世，葬在封地。
公元105年，蔡伦向汉和帝献纸，受到和帝赞誉。造纸术于是广为天下所知，蔡伦造的纸被称为“蔡侯纸”；105年则被普遍认为造纸术的发明年代。
蔡伦对造纸术的改革和推广，使纸的使用在东汉后日渐多起来。从此，纸由贵重物品进入人们的日常生活，并被列为我国古代四大发明之一。
造纸术不仅是中国古代最伟大的发明之一，也是人类文明史上一项最杰出的成就。纸的出现，是人类文明的基础，它作为一种新的信息载体在中国率先出现，使中国汉代的文明勃兴超过了其它的文明。公元八世纪左右，阿拉伯人才开始用中国的技术和设备造纸。
纸的出现和推广，使汉以后的文化生活出现了崭新的面貌。纸的质量越来越好。汉中平二年（公元185年），山东造纸能手左伯（字子邑）造出“左伯纸”，史称“子邑之纸，妍妙辉光”。晋以后，经济发展，造纸术流传到长江流域和江南一带，造纸材料丰富，出现了较多较好的纸。晋代盛行的读书、抄书和藏书之风都得益于纸的普及和推广。抄经热、藏书热和因传抄左思《三都赋》而出现的洛阳纸贵，都是纸普及后出现的前所未有的景观。
火药
火药，顾名思义就是（着火的药），一般是指最早应用的“黑色火药”。它是由火花、火焰或点火器材引燃，能在没有外界助燃剂的参加下进行迅速而有规律的燃烧的药剂。燃烧时放出大量的气体和热，因它是武器发射的能源，故在军事上又称为“发射药”。
火药是中国四大发明之一。它的起源与炼丹术有着密切的关系，是古代炼丹士在炼丹、制药的实践无意中配制出来的。秦汉是炼丹术开始盛行之时，方士们为了炼制仙丹妙药，把各类药物彼此配合烧炼。归纳出了很多爆炸反应。
唐代大医药学家孙思邈（公元581年—682年）在《孙真人丹经》中，记载了世界上最早的火药配方：硫磺、硝石、皂角一起烧的硫磺伏火法。硫磺和硝石在汉代成书的中国第一部药物学典籍《神农本草经》里都被列为重要的药材。就是火药本身也被归入药类，明代李时珍的《本草纲目》中说，火药能治疮癣，杀虫，辟湿气和瘟疫。
汉景帝时，淮南王刘安主持编著的《淮南子》一书云：“含雷吐火之术，出于万毕之家”（今本《淮南子》中此文已佚）。这说明在汉朝，已有将火药用于幻术的传闻。炼丹家们发明了火药，最初被用于戏术或恶作剧，后来才逐渐转用于军事。郦道元的《水经注》和鱼豢的《魏略》中都有试用新式火器的记述。
唐朝末年，火药已被用于军事。唐昭宗天佑元年（公元904年）杨行密的军队围攻豫章，部将郑璠“以所部发机飞火，烧龙沙门，带领壮士突火先登入城，焦灼被体”《九国志·郑璠传》。这里所说的“飞火”，就是“火炮”、“火箭”之类。“火炮”是把火药制成环状，把吊线点燃后用抛石机抛掷出去；“火箭”则是把火药球缚于箭镞之下，将吊线点燃后用弓射出。
到了宋代，战争接连不断，促进火药武器的加速发展。北宋政府建立了火药作坊，先后制造了火药箭、火炮等以燃烧性能为主的武器和霹雳炮、震天雷等爆炸性较强的武器。南宋在1259年造出了以巨竹为筒，内装火药的“突火枪”。到元代出现了铜铸火铳，称为“铜将军”。这些都是以火药的爆炸为推动力的武器，在战争中显示了前所未有威力。
在十二至十三世纪，火药首先传入阿拉伯国家，然后传到希腊和欧洲乃至世界各地。对人类社会的文明进步，对经济和科学文化的发展，起了推动作用。美法各国直到十四世纪中叶，才有应用火药和火器的记载。
印刷术
印刷术发明之前，文化的传播主要靠手抄的书籍。手抄费时、费事，又容易抄错、抄漏，给文化的传播带来了不应有的损失。印章和石刻给印刷术提供了直接的经验性的启示，用纸在石碑上墨拓的方法，直接为雕版印刷指明了方向。中国的印刷术经过雕版印刷和活字印刷两个阶段的发展，给人类的发展献上了一份厚礼。
印章在先秦时就有，一般只有几个字，表示姓名、官职或机构。据记载在北齐时（公元550年—577年）有人把用于公文纸盖印的印章作得很大，很像一块小小的雕刻版。
碑石拓印技术对雕版印刷技术的发明很有启发作用。汉代太学门前的熹平石经，成为当时读书人的经典，很多人争相抄写。后来有人趁看管不严或无人看管时，用纸将经文拓印下来，自用或出售。结果使其广为流传。
印染技术对雕版印刷也有很大的启示作用，印染是在木板上刻出花纹图案，用染料印在布上。纸发明后，这种技术就可能用于印刷方面，只要把布改成纸，把染料改成墨，印出来的东西，就成为雕版印刷品了。
印章、拓印、印染技术三者相互启发，相互融合，再加上我国人民的经验和智慧，雕版印刷技术就应运而生了。
雕版印刷的发明时间，历来是一个有争议的问题，经过反复讨论，大多数专家认为雕版印刷的起源时间在公元590年—640年之间，也就是隋朝至唐初。唐初已有印刷品出土。1900年，在敦煌千佛洞里发现一本印刷精美的《金刚经》末尾题有“咸同九年四月十五日（公元868年）”等字样，这是目前世界上最早的有明确日期记载的印刷品。
宋代，雕版印刷已发展到全盛时代，各种印本甚多。
雕版印刷一版能印几百部甚至几千部书，对文化的传播起了很大的作用，但是刻板费时费工，大部头的书往往要花费几年的时间，存放版片又要占用很大的地方，而且常会因变形、虫蛀、腐蚀而损坏。印量少而不需要重印的书，版片就成了废物。此外雕版发现错别字，改起来很困难。
公元1041年—1048年，平民出身的毕升发明了活字印刷术。毕升是杭州一家印书作坊的刻字工人，他受制陶工匠的启发，把一个个单字刻在用泥巴做的四方块上，然后烧成一个个小瓷砖。每到印书的时候，就把有用的字一行一行排在铁板上，用铁框箍紧。但印的时间稍长一点，字块就松动了，这样印出来的字，有的看不清楚，有的甚至就没有印出来。一些人嘲笑毕升，说他太狂妄。
毕升没有退却。他又在铁框上放一些松脂、腊等粘合材料，把铁框加热，趁热用平板把放在铁框里的活字压平。冷却后，平整的活字就牢固地固定在铁框里了。书印完后，再将铁板烤热，把活字一个个取下来，留做以后用。
毕升发明的活字印刷术，大大提高了印刷的效率。可惜的是，毕升的这项重大发明，并没有引起人们的重视。后来，宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》里记录了这项发明，才使活字印刷术流传下来。
印刷技术传到世界各地，加速了社会发展的进程。
指南针
指南针是中国古代四大发明之一。
早在春秋和战国（公元前722年—前221年）时期，人们在寻找铁矿时就发现了磁铁，经过摸索并知道了它们所具有的特殊性质。《吕氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招铁，或引之也。” 汉以前人们把磁石写做“慈石”。西汉的时候人们已经认识到磁石只能吸引铁，而不能吸引其他物品。而且，人们还发现了磁石同极相互排斥，异极相互吸引的性质。
战国时期（公元前403年—前221年），人们开始利用磁铁制造指示方向的工具——司南。人们注意到，天上的北斗星不仅指引人们朝北的方向，而且它的形状就像一个大汤匙。人们由此受到启发，就把天然的整块磁石琢磨成轻巧的汤匙形状，把它的底部磨成圆形的，而且磨得非常光滑。使用时将它放置在一个光滑、水平的底盘中间，用手拨动它的柄，使其转动；当它停止时，勺柄就指向南方，勺口则指向北方。这种被称为“司南”的指向工具，实际上就是最早的指南针。
后来，人们在使用“司南”的过程中，发现携带它不方便，而且也不够灵敏和准确。因此司南长期未得到广泛应用。
北宋（公元960年—1127年）初期，人们发现了人工磁化法，用天然磁石磨擦钢针，制出磁针。这种经过磁化了的钢针就被正式叫做指南针了（由于磁针轴受地球磁极的影响，而且地磁轴与地球自转轴有个11度多的交角，磁针所指示的南北方向实际上是地球磁极的南北方向）。指南针的制做方法各种各样，有的把磁浮在水上，有的放在碗沿，有的放在指甲上，有的用线悬在空中。但较为精确的指南针，是把磁针装在刻有方位的罗盘上，所以，指南针又叫罗盘针。
宋朝（公元960年—1279年）以及后来的海船上，都装有指南针。12世纪末，指南针经由阿拉伯人传到欧洲，为后来欧洲航海家开辟新航路提供了重要条件，也为世界各国的经济、文化交流作出了重要贡献。
地动仪
地动仪是汉代科学家张衡的传世杰作。在张衡所处的东汉时代，地震比较频繁。据《后汉书·五行志》记载，自和帝永元四年（公元92年）到安帝延光四年（公元125年）的三十多年间，共发生了二十六次大的地震。地震区有时大到几十个郡，引起地裂山崩、江河泛滥、房屋倒塌，造成了巨大的损失。张衡对地震有不少亲身体验。为了掌握全国地震动态，他经过长年研究，终于在阳嘉元年（公元132年）发明了地动仪──世界上第一架地震仪。
据《后汉书．张衡传》记载，地动仪“以精铜铸成，圆径八尺”，“形似酒樽”，上有隆起的圆盖，仪器的外表呈金黄色，刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部中央立着一根铜质“都柱”，柱旁有八条通道，成为“八道”。道中安有“牙机”。仪体外部周围铸有八条龙，头朝下，尾朝上，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。龙头和内部通道中的发动机关相连，每个龙头嘴里都衔有一个铜球。对着龙头，八个蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴，准备承接铜球。当某个地方发生地震时，地动仪内部的“都柱”就发生倾斜，触动牙机，使发生地震方向的龙头张开嘴，吐出铜球，落到铜蟾蜍的嘴里，发生很大的声响，以提示人们注意发生了地震及地震的时间和方向。
汉顺帝永和三年（公元138年）二月初三日，地动仪的一个龙机突然发动，吐出了铜球。当时在京城的人们却丝毫没有感觉到地震的迹象，于是有人开始议论纷纷，责怪地动仪不灵验。没过几天，陇西（今甘肃省东南部）有人飞马来报，证实那里前几天确实发生了地震，于是人们开始对张衡的高超技术极为信服。陇西距洛阳有一千多里，地动仪标示无误，说明它的测震灵敏度是比较高的。
据学者们考证，张衡在当时已经利用了力学上的“悬垂摆原理”，即地动仪是利用一根悬挂柱体的惯性来验震的，“都柱”实际上起到的正是惯性摆的作用。同时张衡对地震波的传播和方向性也一定有所了解，这些成就在当时来说是十分了不起的，而欧洲直到1880年，才制成与此类似的仪器，比起张衡的发明足足晚了一千七百多年。
浑天仪
在古代，“浑”字含有圆球的意义。古人认为天是圆的，形状像蛋壳，出现在天上的星星是镶嵌在蛋壳上的弹丸，地球则是蛋黄，人们在这个蛋黄上测量日月星辰的位置。这就是古人关于天体结构认识的浑天说。浑天说的代表人物，是东汉时的张衡。张衡在前人的基础上，设计出了一种叫做浑天仪的天文观测仪器。
浑天仪是浑仪和浑象的总称。浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表。
浑仪模仿肉眼所见的天球形状，把仪器制成多个同心圆环，整体看犹如一个圆球，然后通过可绕中心旋转的窥管观测天体。最初，浑仪的结构很简单，只有三个圆环和一根金属轴。最外面的那个圆环固定在正南北方向上，叫做“子午环”；中间固定着的圆环平行于地球赤道面，叫做“赤道环”；最里面的圆环可以绕金属轴旋转，叫做“赤经环”；赤经环与金属轴相交于两点，一点指向北天极，另一点指向南天极。在赤经环面上装有一根望筒，可以绕赤经环中心转动，用望筒对准某颗星星，然后，根据赤道环和赤经环上的刻度来确定该星在天空中的位置。
浑象的构造是一个大圆球上刻画或镶嵌星宿、赤道、黄道、恒稳圈、恒显圈等，类似现今的天球仪。浑象又有两种形式，一种形式是在天球外围——地平圈，以象征地。天球转动时，球内的地仍然不动。现代著作中把这种地在天内的浑象专称为“浑天象”。通常认为浑象最初是由西汉耿寿昌创制。东汉张衡的浑象是他设计的漏水转浑天仪的演示部分。以后，天文学家还多次制造过浑象，并且和水力机械联系在一起，以取得和天球周日运动同步的效果。
浑天仪利用齿轮，带动浑象绕轴旋转，并使浑象的转动与地球的周日运动相等，这样就可以把当时肉眼能观测到的天体现象，几乎全部表示出来。人们坐在屋里看仪器，可以清楚地观察到日月星辰起落的现象，这在当时确是一项了不起的创造。后来，在此基础上，先后经过唐代僧一行，宋代张思训和苏颂等人的改进，制造了世界上最早天文钟，在中国科技史上又写上了光辉的一笔。
漏刻