在中国数千年封建时代，三国两晋南北朝是最为纷乱的时期，战争、离乱、迁徙，成了这个时期最显著的社会特征。然而，就在这样的乱世中，却出现了古代科学技术高速发展的罕见局面，造就了继战国时期之后中国古代科技史的又一个“黄金时代”。在数学方面，经刘徽、祖冲之等人的努力，在圆周率的计算方面远远超过了古希腊的水平；农业方面，出现了《齐民要术》这样大型的综合性的科技专著；天文历法方面，虞喜岁差的发现，标志中国古代天文学的发展进入了一个新阶段；同时，现代化学的先驱也以炼丹术的形式出现了。其他在地理学、医学、机械等方面也都获得了突出成就。
古典数学的明珠—圆周率推算的成就
中国在两汉之前，一般采用的圆周率是“周三径一”，即π=3.这个数值与文化发达较早的其他国家所用的圆周率相同。但是，这个数值误差很大，后来的数学家不断努力去探求更精确的结果。其中最突出的是魏晋南北朝时期的刘徽和祖冲之。
刘徽生活在魏晋时期，生平不详，曾作《九章算术注》9卷，刘徽的数学成就集中体现在这本数学专著中。在《九章算术注》中，刘徽创造了精巧绝伦的“割圆术”，为圆周率研究工作奠定了理论基础并提供了科学的算法。所谓“割圆术”，就是用圆内接正多边形的周长去无限逼近圆周长以求圆周率的方法。圆内接正6边形每边的长等于半径。刘徽根据勾股定理由此算起，边数逐渐加倍，相继推算出圆内接正12边形、正24边形，一直到求出圆内接正96边形边长和正192边形的面积，从而得到π=3.14.这个数值被称为“徽率”。不仅如此，他还继续求到圆内接正3072边形的面积，验证了前面的结果，并且得出更精确的圆周率值π=3.1416，这是当时世界上最精确的圆周率值。刘徽的计算方法只用到圆内接正多边形面积而无须外切形面积，这比古希腊数学家阿基米德同时用圆内接和外切正多边形计算，在程序上要简便得多。
刘徽之后的200年左右，中国的数学界又出现了一位超级的数学大师—祖冲之，他把圆周率的计算提升到了一个遥遥领先于整个世界的高度。祖冲之（429～500），南朝杰出的天文学家、数学家、机械制造家。祖冲之求出π的不足近似值3.1415926和过剩值3.1415927，并确定π的真值在这两个近似值之间，即3.1415926＜π＜3.1415927，精确到小数点后第7位。这是当时世界上最先进的成果，直到约1000年后，才为15世纪中亚数学家阿尔·卡西和16世纪法国数学家韦达所超过。祖冲之还确定了π的两个分数形式的近似值：约率π=22/7=3.14，密率π=355/113=3.1415929203.这两个值都是π的渐近分数。其中约率，前人如阿基米德和何承天等都已用过，密率则是祖冲之首创。密率这个值，西方直到1100年以后才由德国的奥托与荷兰的安东尼兹取得。西方数学界都把这个率值称为“安东尼兹率”，实际上应该称之为“祖率”。
世界首部农学“百科全书”
三国两晋南北朝连年的战争与离乱大肆破坏、摧残农业生产，在这个时候却涌现了一部农业科学技术的“百科全书”——《齐民要术》。《齐民要术》的撰著者是北魏的贾思勰。他是齐郡益都（今山东寿光南）人，曾做过高阳（今山东青州）太守。
《齐民要术》是中国现存最早和最完整的农学名著。它总结了6世纪及此前我们祖先在黄河中下游与大自然作斗争所积累的农业科学技术知识。全书计分10卷92篇，计约11万字。纵观全书，范围广泛，包括农、林、牧、副、渔各个方面，大大超过了先秦两汉农书的规模；所记述的生产技术以种植业为主，兼及蚕桑、林业、畜牧、养鱼、农副产品储藏加工等。在种植业方面则以粮食为主，兼及纤维作物、油料作物、燃料作物、饲料作物、园艺作物等。其突出成就可概括以下几个方面：
首先，《齐民要术》明确指出了精耕细作对于熟化表土，防旱保墒的作用，并提出了一整套精耕细作和中耕的技术措施。如《耕田第一》中说：耕地的操作时间以墒情“躁湿得所为佳”；耕地的深浅度，则因耕地的时间和耕作程序的先后而不同，“秋耕欲深，春夏耕欲浅”。
其次，《齐民要术》强调选种育种的重要，并介绍另外多项较好的选种、育种方法。如《收种第二》中说的选种办法是：“粟、黍、粱、秫，常岁岁别收，选好穗纯色者，劁刈，高悬之。至春，治取别种，以拟明年种子”。这种办法，已似现代的“种子田”和良种繁育方法的原理。
再次，《齐民要术》总结了一套轮作制度，充分肯定了绿肥的肥效。书中详细分析了各种作物的特性，指明哪些作物可以轮作，哪些作物不可以轮作。特别是对豆类作物在轮作中的作用尤其重视，指出豆类作物是极好的前茬作物。对于绿肥的肥效，贾思勰指出“绿豆为上，小豆、胡麻次之”。
最后，《齐民要术》反映了生物学方面的多项重要成就。如“嫁枣”和“振去狂花”说明人们对植物内的养分运动已有一定认识；“榆性扇地”说明人们对植物与阳光的作用已有一定认识等等。
《齐民要术》的出现，标志着北方旱地精耕细作体系已基本成熟。在此后的1000多年中，中国北方旱地农业技术的发展，基本上没有超出《齐民要术》所总结的方向和范围。而像《齐民要术》这样系统完善的农学“百科全书”，世界上其他国家至少要再过三四百年才出现，有的国家甚至直到1000多年以后才出现。可以说，《齐民要术》又一次为中华民族争得了极高的荣誉与声誉。
天文历法的精进
天文学在这一时期的最大成就是“岁差”现象的发现与研究。“岁差”是一种很特殊的现象，由于受到日月行星的引力影响，使得地球的自转轴方向始终有着微小的变化，这就造成了地球上的节气点也不断地变化，使得地球上人们看到的太阳恒星长度与回归年长度产生了差别，这就是“岁差”。
岁差现象的发现，经历了相当长的时期。据《汉书·律历志》载，刘歆制三统历时已隐约感到冬至点并不是固定的。东汉章帝元和二年（85），贾逵根据实测，肯定了刘歆的说法。但他们却没有深究其中的规律，没有认识到这一变化对于历法的影响。最先提出岁差概念并开始探索岁差规律的是东晋天文学家虞喜。
虞喜（281～356），字仲宁，会稽余姚（今属浙江）人。虞喜考察了历史上的观测记录并且发现，唐尧时代冬至日黄昏时昴星在正南方，而他那个时代（约公元330年），却移到了壁宿。昴壁两宿之间隔有胃、娄、奎三宿，相距很远，不可能用观测误差来解释。因此，虞喜领悟到经过一个回归年后，太阳并未在天上走一周而回到原处，而应该是“每岁渐差”。所以他提出了“天自为天，岁自为岁”的新观念。他推算从唐尧时代到东晋已历2700多年，从昴到壁有51度，由此得出结论，天周与岁终，岁岁微差，每50年会差一度，从而最早给出了“岁差”概念和岁差值。
岁差的发现将恒星年和回归年区别开来，有助于进一步提高历法的精度，使得推算久远年代的冬至点所在成为可能。
历法方面，由于三国两晋南北朝时期政权频繁更迭，使得历法也特别多，总共大约有20多部，占了整个古代历法的1/5左右。在这些历法中，南朝刘宋时祖冲之编制的大明历成就最高。在这部历法中，祖冲之肯定“冬至所在，岁岁微差”，首先把岁差的存在应用到历法中，并为后世历代历家所遵循。祖冲之还推算出交点月长度为27.21223，与当今测值27.21222近相差十万分之一日。他所采用的其他天文学数据也都是相当精确的，如推算出近点月为27.554688日，与当今测值27.554550只差万分之十四日；回归年长度为365.2428日，与当今测值只差万分之六日；五大行星会合周期的数值，其中误差最大的火星也没有超过百分之一日，误差最小的水星已经接近与真值相合。
三国两晋南北朝时期的地理学成就，以裴秀的“制图六体”理论与郦道元的《水经注》一书最为耀眼，成为这时期地理学成就的亮点。
裴秀（223～271），字季彦，河东闻喜（今属山西）人，生于一个世代官宦家庭。裴秀曾对《禹贡》这篇最早的地理著作做了认真的考证和研究工作。在此基础上，他结合西晋当时实际行政区划，通过参照对比，尽力弄清楚历代郡国县邑的沿革变化，以及山川土壤、水陆交通、古今地名的变迁等，主持编绘了《禹贡地域图》，共18篇。裴秀在图前写了篇序言，提出制图的六条原则，通称“制图六体”。
裴秀说：“制图之体有六焉。”一曰分率，相当比例尺；二曰准望，相当方位；三曰道里，相当距离；四曰高下；五曰方邪；六曰迂直。后三者是说在制图时要考虑到地形有高低，道路有方斜、曲直的不同，必须逢高取下，逢方取斜，逢迂取直，求出地物之间的水平距离。也就是说，在斜坡上量出的距离，必须换算成水平距离；两点之间有山水阻隔，成直角绕道量出的距离，必须算出其最短距离；两点之间有许多行进中的障碍物，曲曲折折量出的距离，必须换成直线距离。
裴秀所总结的“制图六体”理论产生以后，在古代中国有着极为深远的意义。一直到明代末年传教士将西方近代地图测绘技术传入中国之前，这个理论始终是古代地图绘图的指导性法则。即使在西欧地图测绘技术传入以后，直到清末，它仍然是制图学家的规范。
郦道元（4 6 6或4 7 2～527），字善长，北魏范阳（今河北涿县）人，出生于官宦家庭。他从少年时代起喜欢博览群书、野外旅行，足迹遍及相当于今河南、山东、山西、河北、安徽、江苏、内蒙等地，每到一地都要访今问古、勘察水系、探溯源头、阅读有关著作，从而积累了丰富的地理知识并获得了大量的第一手地理资料。
三国时的桑钦曾写了《水经》一书，记载当时主要的137条水道，共一万多字。郦道元感到这部著作涉及的地域辽阔，可以补充的馀地很大，于是就决心为《水经》作注。最终，郦道元在一万多字的原著基础上，写成了一部共有40卷、30万字的鸿篇巨著。所以此书从名义上看是注释《水经》，实际上是在《水经》基础上的再创作。
《水经注》讲的是陆地上河流、湖泊的水文特征。全书记载的大小1252条河流，名称有河、江、水、川、溪、渠、渎、沟、涧、伏流、峡、谷、瀑布等，并按次序描述其发源、干流、支流、河谷宽度、河床深度、流程、方向以及水量的季节变化，河水的含沙量，河流的冰期等。直到今天，有些资料对于当前城市规划、调水选线、寻找地下水资源，以及研究气候变化、海岸变迁、港口建设等，仍有一定的参考价值。
除了水文地理以外，全书对沙漠、山脉、丘陵、火山、温泉、喀斯特地貌、溶洞、峡谷等等自然地理情况，也有丰富的记载，其内容显得格外的生动、细致，显示出是作者亲临观察之所得。
此外，《水经注》中还记载了古代冶炼业、煮盐业、农业等经济地理方面的情况以及大量农田水利建设方面的资料。如西门豹引漳灌邺工程，漳河十二渠的开凿，战国时期的都江堰、灵渠、郑国渠等三大水利工程等，书中都有较详细的记载。
《水经注》相当于北魏以前中国古代地理的总结，是代表6世纪初中国最系统、最全面的综合性地理著作。自问世以来，就引起了后世许多学者的关注，纷纷加以研究，并取得了重要的成果，形成了一门蔚为可观的专门学问—“郦学”，成为古代地理学的一个重要分支。
此外，在魏晋南北朝时期，化学、机械方面的科学技术也取得了突出的成就。
化学方面，现代化学的先驱以炼丹术的形式出现了。中国古代炼丹术约兴起于秦，魏晋南北朝时期进入成熟期，出现了葛洪（东晋）、陶弘景（南朝梁）这样的大炼丹家。中国古代许多重要的化学现象，重要的金属和非金属材料，都是炼丹家最先发现并记述下来的，如葛洪的《抱朴子·内篇》中的《金丹》、《仙药》和《黄白》三篇中都记载了较为丰富的化学知识。这一时期的炼丹术对化学的贡献主要表现在汞化学、铅化学、胆铜以及砷白铜、硝石等的制取上。这一历史时期的炼丹活动，无论在实验操作技术方面，还是药物的应用方面，都替科学的化学做了一些奠基性的工作，它的实验记录是人类文化史上的宝贵遗产。
在三国两晋南北朝时期，中国机械技术也获得了许多进步：在原动力方面，水力机械不但沿袭了汉代的水碓、水排和浑天仪，而且又发明了水磨和水碾；在风力机械中，船帆技术有了很大提高，不但帆幅增大，而且还使用了不对称斜立装置，此外还发明了车帆；在传动机构方面，齿轮传动已使用到了粮食加工等生产上，杠杆传动、拉杆传动使用得更加巧妙和纯熟，马钧对绫机的改革就在很大程度上反映了人们这方面的智慧。为了适应战争、生产、生活的多种需要，当时还发明了连续发石机、木牛流马、舂车、磨车、水车等使用性机械，以及飞车、“百戏图”等游艺性机械。
