西汉在经过开国至汉武帝时六七十年的休养生息后，社会经济得到很大的发展，这是一个很强盛的历史时期。公元前138年，历史上著名的探险家张骞奉汉武帝之命出使被匈奴西逐的大月氏。他虽然没有达到汉武帝联合大月氏夹击匈奴的目的，但却打通了西域，开辟了从长安经过宁夏、甘肃、新疆，达到中亚细亚各地的内陆大道，是中外交流史上的一件大事。他的业绩非常受人景仰，以致后人把从西北和国外各地传入的许多经济作物，说成是他的业绩。
从正史中不能看出张骞确切引入何种粮食作物。但据西晋的《博物志》等书记载，有红兰花、胡麻、蚕豆、葫、胡荽、苜蓿、安石榴、胡桃、胡瓜、葡萄等植物。动物有汗血马等。我们不必拘泥这些植物的引进是否完全为张骞带进，但可以肯定是他通西域以后进入内地的，对我国内地的生产生活的发展和提高有重大的意义。
自秦始皇于公元前214年出兵岭南以后，南方及沿海地区与中原地区及关中地区的联系进一步加强。特别是公元前110年汉武帝分别派兵征服了自立为王的南越和闽越以后，不但汉王朝较先进的政治经济和文化、技术促进了当地经济生产的发展，而且当地的生物资源也不断传入内地，开阔了内地学者的眼界，增添了他们的生物学知识。
从司马相如的《上林赋》可知，当时的京城学者已知南方的卢橘、黄甘（柑）、橙、枇杷、厚朴、杨梅、离（荔）枝等果卉。据《三辅黄图》记载，汉武帝元鼎六年（前111）破南粤后，在上林苑修建扶荔宫，将不少南方产的奇花异木种植在宫中。这些植物有菖蒲、山姜、甘蕉、留求子、桂、蜜香、指甲花、龙眼、荔枝、槟榔、橄榄、千岁子、柑橘等3000余种。这些对于人们植物学知识的积累和植物新种驯化水平的提高都有巨大影响。
到了东汉，内地的学者对南部边陲的动植物资源有了更多的了解。公元1世纪，伏波将军马援，在从交趾（越南）回来时，便从当地带回许多薏苡种子。此时，朝廷还在岭南设有“橘官”以贡御橘。东汉以来南方的物产，越来越受到人们的注意，一些旅行家和地方官员也开始对南方的奇花异果加以记载和描述，从而出现了各种“异物志”和“异物记”之类著作。这些“志”和“记”实际上就是对南方动、植物资源的调查研究的成果。它具有一定的植物学水平。
我国最早的一部“异物志”是东汉杨孚作的《异物志》。他的著作又称《南裔异物志》。原书已佚，散见于后世征引的内容中只有翠鸟、鸬鹚、孔雀、橘、荔枝、龙眼等几种动植物，文字记载简略。他的作品是这一类型的开山之作，对后世有一定影响。
在杨孚以后，出现了多种“异物志”著作。如万震的《南州异物志》、谯周的《巴蜀异物志》、沈莹的《临海异物志》、陈祈畅的《异物志》、薛莹的《荆杨已南异物志》及一些不署撰人的《异物志》等。其中以万震和沈莹的著作较为著称。
《南州异物志》作者万震是三国吴人，曾任丹阳太守。原著已经散佚，但多见各种史籍征引，清人有辑本。现在可见的内容还有几十种动植物的记述。其中植物有：椰树、甘蕉、棘竹、榕、杜芳、摩厨等。从描述的内容看，万震经过实地考察，对植物的描述细致形象。如书中对椰树的习性、枝叶、果实及其皮肉构造都有客观的描写。作者对甘蕉是这样说的：“甘焦，草类。望之如树。株大者一围余。叶长一丈或七八尺。广尺余。华大如酒杯，形色为芙蓉。茎末百余子，大名（各）为房。根似芋魁，大者如车毂。实随华，每华一阖，各有六子，先后相次；子不俱生，华不俱落。此蕉有三种：一种子大如拇指，长而锐，有似羊角，名‘羊角蕉’，味最甘好。一种子大如鸡卵，有似牛乳，味微减羊角蕉。一种蕉大如藕，长六七寸，形正方，名‘方蕉’，少甘，味最弱。其茎如芋。取，濩而煮之，则如丝，可纺绩也。”从上面这段描述，可以看出万震对植物的描述是相当全面的。他很恰当地将甘蕉归于“草类”，“望之如树”，“其茎如芋”。对其株大、叶长也有初步定量的描述。花的形状、大小和颜色则用类比，果实（子）的数量、根的形态，以及各品种果实形状的差异和味道的优劣，茎皮纤维的用途等都加以讨论。它集中地体现了当时人们辨识植物特征的角度和方式。书中注重用途的记述，说明人们认识植物的目的是为了更好地利用植物。
《临海异物志》是吴国丹阳太守沈莹所记的一部方物志。主要记载吴国临海郡（今浙江南部和福建北部沿海一带）的风土民情和动植物资源。原书早就散佚，《说郛》中有一个辑佚本。近来农业出版社曾出版一个较完全的今人辑本。就今天可见的内容而言。沈的著作有相当部分的内容是记载动植物资源的。它记述了近60种鱼，40多种爬行动物和贝壳动物，20余种鸟，20多种植物。记载大多比较简要，动物一般记述某部分显著特征和生活节律，以及在物候方面的观察经验。在记有的20多种植物中，大部分是果树，主要记述果实的形状、味道、释名等。
除了“异物志”这一名称的著作外，还有其他一些与生物学有重要关系的方物、地记著作。这些著作多见于两晋南北朝。如嵇含的《南方草木状》、徐衷的《南方草物状》、裴渊的《广洲记》、刘欣期的《交州记》、周处的《风土记》、沈怀远的《南越志》和魏完的《南中八郡志》等；在这些著作中，独具特色且在生物学上有较高成就的是《南方草木状》和《南方草物状》。
《南方草木状》旧题永兴元年（公元304年）嵇含著。关于本书的作者和成书年代，学术界一直有不同看法，至今尚无结论。我们暂且将它视为本时期作品而加以讨论。《南方草木状》是专述南方植物的专著，颇似现在的地方植物志。全书著录华南植物80种，分草、木、果、竹四大类。系统完整，描述典雅。例如对朱槿花，书中是这样描述的：“朱槿花，茎、叶皆如桑，叶光而厚，树高止四五尺，而枝叶婆娑。自二月开花，至中冬即歇，其花深红色，五出，大如葵，有芯一条，长于花叶，上缀金屑，日光所烁，疑若焰生。一丛之上，日开数百朵，朝开暮落，插枝即活，出高凉郡，一名赤槿，一名日及。”对木槿的株型、茎叶形状、花芯形状、花色花数、开放特点等都作了准确生动的描述。在记述甘橘时，不仅记载了甘橘的许多品种，而且提到了能防治甘橘害虫的黄猄蚁。这是虫害生物防治的最早记录。
徐衷是东晋至刘宋初人，曾在岭南长期居住，根据自己所见写作而成。徐的著作早已不存，已故著名学者石声汉先生曾进行过辑复工作。辑得的内容记有植物50种，鸟、兽、鱼、蚌、贝等17种，物产2种，共记69种，从中可以看出这本书对南方的草木鸟兽有翔实可据的记述。
这本著作的显著特点是其记述的原始性。所记名物不少可能是采自原产地原名称的译音。如柯黎勒、无念子系来自波斯语；毕拨来自梵语；都昆、都桶子来自僮语和瑶语。另外，乙树、州树、前树、国树、文木、苏方木等的乙、州、前、国、文、苏方等名也可能是译音。这部著作只叙述“草物”的产地、形态、习性、用途等，不提引入种植情况。语言古朴，文笔洗练，极少征引他书。被认为在记述南方生物方面有一定开启之功。反映了我国南方当地一些特产及南亚、波斯等一些国家传来的不少应用植物的初始情况。
这本书在记述植物时，有其鲜明的规范化特色，这显然是一种非常科学的方法，在植物学发展史上很值得注意。我们可以从中举出二例加以说明。如椰，书中写道：“椰，二月花色，仍连着实，房相连累，房三十或二十七八子。十一月十二月熟，其树黄实，俗名之为‘丹’也。横破之可作椀；或微长如栝篓子，纵破之可为爵。”槟榔：“三月花色，仍连着实，实大如卵，十二月熟，其色黄。剥其子，肥强不可食，唯种作子。青其子，并壳取实曝干之，以扶留藤、古贲灰合食之，食之即滑美。亦可生食，最快好。交阯、武平、兴古、九真有之也。”作者用简练的文字和一定的格式，把植物的生长规律，如花期、座果时节、果实的性状勾勒出来，最后记载用途、产地，特色鲜明而且科学。但可惜记载稍嫌简略，其书内容虽被有关著作大量引用，但其格式和方法却未为后世所注重。
汉以后出现的这许多地方志、记，反映了中原地区与南部边陲联系的进一步加强。当时不但中原较高水平文化技术向边远地区传播；而且内地人们随着去往学者的增多，对当地动植物的了解和认识也逐渐加深。这些由学者和官吏根据亲身见闻写下的作品，带有资源报告性质。它们不但内容新颖，翔实可据，而且涉及面广，叙述水平高，极大地开阔了人们的眼界。它们的传播对于我国南方地区的人民认识和利用这些生物资源有重要的作用。贾思勰《齐民要术》一书的第十章集中了许多这类记录和后世本草的屡屡引用，说明了这批生物学资料为以后的农业和医学的发展积累了大量的知识，为它们的发展提供了动力。同时也为后人进一步开展这项工作提供了启示和指明了方向。从那以后一直到清代，我国学者对南方的动植物资源的调查和记述都未间断，这对于丰富我国古代生物学知识宝库，提高古代的生物描述和分类水平，具有重要影响。
和上述偏重记载某一地区物产的著作不同，这一时期还出现一些全国性的物产志。这些物产大多与生物有关，在生物学史占有一定的地位。
在这些泛记全国各地物产的“志”中，以张华的《博物志》和郭义恭的《广志》影响最大。张华是晋初学识渊博的学者，史称“博物洽闻，无与伦比”。一般认为他的《博物志》原书早佚，现在流传的本子是后人杂采诸书引文并杂入其他小说拼凑而成的，已经失却原貌。这里着重介绍《广志》。
《广志》是记述各地物产的著名作品，成书约在公元270年前后。这部书写成于全国统一后的西晋，作者可以充分收集到全国特别是经开发后东南和西南以及漠北传入的各类有用植物、动物等。原书也已散佚，经后人辑出的有260多种。大部分与动植物有关，包含大量翔实切用、值得珍视的生物学资料。
《广志》对生物产品的记载，包括名称、产地、形态、生态、习性、用途等。其中记述的动物有宛鹑、雉鹰、菟鹰、野鸭等；植物则有粱、秫、各种粟、稻、豆、麦等粮食作物，薇芜、蕙、葙、地榆等药物，蓝草、紫草等染料，枣、桃、樱桃、葡萄、李、梅、杏、梨、柔、柿、安石榴、甘、荔枝、栗、木瓜、枇杷、椰、鬼目、橄榄、龙眼树、益智子、桶子、榠查、蒟子、芭蕉、橘子、胡桃、廉（阳桃）、莎（南椰）、枳柜、系弥等果树，桂和木蜜（沉香树）等香料，姑榆、榔榆等用材木。书中还首次记录了绿肥植物苕等。可以看出作者的知识非常广博。
从今天可见的内容而言，《广志》对经济作物的描述较重视生长节律，器官颜色，果实大小、构造、风味等。书中对荔枝是这样描述的：“树高五六丈，如桂树。绿叶蓬，冬夏郁茂。青华朱实。实大如鸡子，核黄黑，似熟莲子，实白如脂，甘而多汁，似安石榴，有甜酢者。夏至日将已时，翕然俱赤，则可食也。一树下子百斛。”作者还注意比较不同产地的各种物产品质的优劣。这方面的记载，对我国园艺学的发展有重要意义。
《广志》一书，记载真实、描述准确，对后世有一定影响，曾被《齐民要术》及历代的本草著作大量引用。