和兵器制造业的进步联系在一起，宋代传统的手工工具和农器制造都取得了相应的进步。在铸造工件方面，北宋留下了7丈3尺高的河北正定县的隆兴寺铜佛（重10万斤以上），以及湖北当阳县玉泉寺铁塔（13级，重10万多斤，为分级铸造而成的，工艺精美，装饰图像生动）。中国传统的陶瓷制造技术进一步纯熟——对外贸易始终是这一传统手工业发展的一个推动力量。宋代彩瓷、青瓷、白瓷的工艺超过了唐代。在900～1000年间（五代十国到北宋初期），制瓷技术传到了波斯，进而向西方那些早已掌握了制陶技术的地区轻而易举地扩散。1223年，日本人加藤四郎来到中国，学会了造瓷技术。
在南宋快要灭亡的1260年，中国人对车马的系套方式有了重大的改进，以鞍套、围脖、夹板为主的驾马套车方式出现了。这使牲畜的力量得到了最好的发挥。
宋朝最大的数学家是到南宋时才产生的。北宋时最有名的数学家只有贾宪（11世纪人）。贾宪的两部数学著作失传了，但他以首创高次幂开方法——贾宪三角而留名。
南宋时出现了一位大数学家秦九韶（1202～1261）。秦生于四川，辗转来到了南宋的京城杭州。除了古代数学遗产外，秦还经常“从隐君子受数学”，这些隐君子中有中国民间数学家，也不乏旅居杭州的阿拉伯学者和商人。他写了《数学九章》，创立求数学方程正根的方法。在秦九韶看来，数学“大则可以通神明，顺性命；小则可以经世务，类万物”（《数学九章序》）。
比秦九韶年龄小一些的杭州人杨辉也是南宋一个有名的数学家。杨辉于1261～1275年间写出了5部数学著作，其中有《详解九章算法》12卷和《续古摘奇算法》2卷。他对简捷算法十分有研究，“杨辉算法”便是一个成果。在杨辉最后一部数学著作问世的4年以后（1279），杭州城被元兵攻破，所以他可能在元朝初年度过了余生。人们借助他的著作还可了解北宋数学家贾宪的一些成就。
宋代在技术方面是一个新发明层出不穷的时代，出现了一大批发明家、能工巧匠和有影响的科学家。但宋王朝的国祚却一步一步地江河日下。在经济方面，宋朝从一开始就没有实行过大的改革，中国社会的一个基本矛盾——土地集中和无地人口增加的问题始终存在。农民的反抗在两宋初期、中期和末期都时有发生。王安石在1067年的艰难改革便是企图从根本上扭转宋朝国运日下趋势的尝试，但失败了。北宋王朝被金兵推翻后，南宋时期已根本没有力量问师中原。宋代统治者的政策在很多情况下起到了推动科学技术发展的作用。然而，宋代产生和成熟了的一大批科学技术成果没有能够改变宋王朝走下坡路的趋势。
最后还应看到，宋代人对他们的新发明也不光应用在生产、战争和经济生活中，而且也应用到了文化生活的其他方面。例如用火药造成了爆竹来做庆贺的礼炮，在发明了纸币的同时，还把它应用到了祭祖方面，在丧礼和扫墓时便烧以数量很大的纸钱、纸人和纸马，来完成一项礼仪。
在宋代产生的一种最不文明和不人道的做法也许要数妇女缠脚，这一习俗可能在五代时开始，在宋代盛行起来，它表明汉族人在逐步失去唐代那种豪放的开放精神。这大概是因为宋距唐已远，宋初“田制未立”，且放纵地主兼并土地，生活日益富有闲裕的地主对文化生活的要求高了，在中原和江南新兴的城市生活中，繁荣和颓靡同时滋生。宋代汉族人的生活中缺乏其他民族的习俗和风气，而且在社会内部又不能产生新的政治、经济、文化方面的变革，沉闷的社会风气便孕育出了这种病态地对待妇女的心理，人们以摧残妇女的生理天足为追求美的方式。这种习俗从根本上是不符合儒家的传统思想的，因为孔子十分强调“身体发肤，受之父母，不可损毁”。从宋代开始一直到中华民国初期缠足被开始根除时，一代又一代的大家闺秀和小家碧玉以及无数穷苦人家的女子为此承担了无穷无尽的肉体痛苦，并且日益被排挤到社会生活的后台。奇怪的倒是在北方游牧民族——蒙古族和满族统治中国的时期，尽管接受了中国传统的政治思想，但却没有按照他们的标准（过游牧生活的妇女是不可能缠足的）来革除汉族人的这一落后习俗。当然，这也许并不奇怪，因为他们只是统治者而不是革新者。总之，中华文明在自己的科学技术最辉煌的宋代，也产生了自己最落后的习惯，预示着这个文明在缺乏世界外部强烈新刺激时已经暴露出了“裹足不前”的一面。
辽国兴衰中的技术
与北宋相比，公元916年（唐灭亡后的第10年）建立的辽国明显的优势是没有中原和南方地区那样的世族豪强，这有利于新兴的契丹贵族政权的政治统治。在经济方面由于辽地兼有农业和牧业，使辽国能够建立一支强大的骑兵。由于唐帝国以来对辽东的开发，辽的技术水平是同中原地区相当的。大量的汉族人民保证了中原在技术上的进步能被辽国毫不费力地移植过来。辽的弱点是民族矛盾始终存在，当掌权的贵族集团日益在政治上和心理上蜕化之后，这个政权就比较容易被其他民族推翻。女真族的金国正是在这种情况下取辽而代之的。
与中原及南方的宋朝地区不同的是，辽国境内不是中国文化的中心，社会的文化环境不同于宋朝。在辽国当官的汉族官员没有多少人热心著书立说，更没有去谈论“理”和“性”之类的学说。辽是一个注重实际生活的国家，唯一重要的文化事业是参照汉字在立国之后创制成契丹文，用于发布命令和撰写历史文献。在冶金、建筑、纺织、工具和武器制造方面，辽却不比中原逊色。虽然火药最先不是由辽国应用到军事上的，指南针也由于海上贸易不发达而在这里不被重视，但辽代在山西建造的应县木塔却作为世界上最高的木结构建筑（67.31米）而屹立至今。在契丹人征服回鹘之后，辽从新疆得到了西瓜。另外，通过辽同中亚的阿拉伯人的陆路接触（辽的西界在今天蒙古人民共和国的中部），中国的数学中有名的“契丹算法”传入了中亚，并在13世纪初传入欧洲。辽国同中亚在陆路上的密切联系还表现在辽灭亡时中亚被视为一个新的归宿地。耶律大石（1087～1143）率领的军队在金兵的打击下保护部分人西奔中亚，征服了西域几个小国，击退了塞尔柱土耳其人在那里的势力，于1124年建立了西辽国。这个王国存在了87年，最后并入了蒙古帝国的版图。无疑，这个新国家的存在吸引了一大批契丹人、汉人和河西少数民族的西迁，中国的技术和文化通过这个国家伸入了中亚腹地。
金的盛衰和科学技术
金的崛起正是辽衰落的时候。由于金在灭辽时也从中原赶走了北宋王朝，所以，这个北方的新王朝对南迁的宋王朝扮演了一个比辽更强大可畏的角色。统治了中原大部分地区之后，金的经济和技术实力大大增强了，从最初以游牧民族为主的部落集团变成了以农业民族为主的国家，最后在科学和文化方面都更接近一个传统的中原王朝。据《金史·世纪》记：“生女直（金）旧无铁，邻国有以甲胄来鬻者，倾资厚贾以与贸易，亦令昆弟族人皆售之。得铁既多，因之以修弓矢，备器械，兵势稍振，前后愿附者众。”
金是第一个以北京为都的王朝，最先在北京建造了宫殿，建造了天文观象台。火药是中原地区的最新技术，最初北宋用它来对付金兵。金兵在打败宋兵后便掌握了这一技术，并用火药武器来对付蒙古人的军队。结果又是蒙古军队打败了金兵，并用火药武装了他们自己。就像相对先进的技术没有帮助北宋战胜金一样，金也没能依靠中原的先进技术战胜蒙古骑兵。金经历了同它的前代辽一样的历史命运——崛起，强盛，衰落，经常陷入民族矛盾、经济矛盾、阶级矛盾、统治集团内部的矛盾等历史漩涡之中。
金朝时期，在中国北方出现了三位医学大师：河北人刘完素（1120～1200）拒绝做官，在民间行医，研究《黄帝内经》达35年之久，著有《素问玄机原病式》和《伤寒直格》、《宣明论方》等。他最为得心应手的是用寒凉药物治疗热性疾病。河南人张从正（1156～1228）继承了刘的思想，著《儒门事亲》医书15卷，他擅长用汗、吐、下三法攻邪驱病。师承刘完素的河北人李杲（1180～1251）根据《黄帝内经》的思想建立了补益脾胃、滋养元气的治疗原则，著有《脾胃论》、《内外伤辨惑论》、《兰室秘藏》等。
李冶（1192～1279）是金代最大的科学家，也是当时世界上最伟大的数学家之一。他的名字原来叫李治，为了把自己和唐高宗李治区别开来，便在治字中去掉了一点。李冶是河北人，父亲在金朝做官。他在进京参加科举考试后被录取，被任为陕西的一个地方官，后升迁为河南中州（禹县）的地方行政长官。当元兵灭金后，他先后在山西和河北隐居研究数学，并结交志趣相投的朋友切磋学术。他写了许多数学著作，但在临终前告诉儿子，除了留下《测圆海镜》外，烧掉其他书。在他看来，只有这本书才对将来的人有用处，但他的儿子并没有按照父亲的嘱咐去做，所以他的《益古演段》和另外几部书都留了下来。李冶在隐居期间多次受到元世祖忽必烈（1215～1294）的召见。在强召下李冶入京当了几个月的官，参与撰修辽、金史的工作，但随之以年老为由辞官回家，重新投入自己的学术生活中。
李冶的著作表明中国的数学家对高次方程（天元术）的研究已达到了极高的水平。这位和秦九韶、杨辉同时代的北方数学家批评了当时读经的知识分子中把数学视为九九贱技的思想。在谈到数学的意义时他说道：“谓数为难穷，斯可；谓数为不可穷，斯不可。何则，彼冥冥之中，固有昭昭者存。夫昭昭者，其自然之数也。非自然之数，其自然之理也。”（《测圆海镜·序》）自然之数反映自然之理，这是对数学和自然界事物规律性关系的正确认识。另外，他同时也指出数的关系“远而乾坤端绪，幽而神情鬼状……大可以通神明，顺性命；小则可以经世务，类万物”。李冶的这些思想是无愧于大数学家称号的。
李冶成长在金代，开始专门研究数学在元代，他的主要著作都是在金亡十几年后才写成的。可以设想，如果他像他的同时代人刘秉忠、许衡、姚枢等人那样去元朝宫廷做官，那么他可能就没有很多的精力来完成数学方面的研究。但也可以肯定，他的家产和在金朝做官时的积蓄完全可以支持他简朴的学术生活，否则他也无法完成数学的著述和研究。
元朝科技
天时和历史命运
蒙古族居住在额尔古纳河上游，唐代称为蒙兀室韦，同建立北魏的鲜卑、建立辽的契丹和建立金的女真等同属于汉人所说的东胡。蒙古族传说自己是苍狼白鹿之后。他们过着黑车白帐，随水草而徙的生活。宋辽夏金政权在近300年中，彼此对峙，无力北顾，草原上的蒙古族部落得到了自由发展的机会。在南宋和金朝时代，蒙古族在游牧过程中向西发展，其西部部落已进入昔日为匈奴故地的蒙古高原中西部，与畏兀尔（回鹘或维吾尔）毗连。1206年，成吉思汗统一了蒙古各部落。
这时宋金都已在多年交兵中损尽元气，在政治上均无清明之气，经济上面临困境，人民反抗时起时伏。西夏政权偏安一隅，但已近迟暮之年。成吉思汗有了向南发展、各个击破这几个政权的历史时机。对西夏、金和南宋来说，正是所谓“高原水出山河改，战地风来草木腥”了。
在西方，强大的阿拉伯帝国已四分五裂，塞尔柱土耳其人在中亚和西亚扩张的浪潮已经平息，花剌子模王国也已进入分裂衰朽时期。欧洲封建王公和天主教会组织的十字军、拜占廷帝国、阿拉伯人、土耳其人之间的战争消耗了各方的力量。因而，蒙古骑兵从亚洲草原上的西进是难以阻挡的了。
从成吉思汗称大汗的1806年到南宋消亡的1279年间，经过成吉思汗和他的子孙们的军事扩张，一个从东亚横亘到东欧的世界历史上空前绝后的大帝国——蒙古帝国建立起来了。1281年，元世祖忽必烈进攻日本的十几万大军遭暴风全军覆没，蒙古帝国的扩张止于海洋。
