有人懷疑中國民族不適宜研究科學，我覺得這些論調都沒有根據。中國在最近期內方明白研究科學的重要，我們還沒有經過長時期的試驗，還不能說我們缺少研究科學的能力。惟有希望大家共同努力去做學研究，五十年后再下斷語。諸君要知道，沒有自然科學的民族，決不能在現代立腳得住！
—葉企孫 曾任北京大學物理系教授
天文歷法
中國天文學的研究開始得很早。《尚書·堯典》上有“三百又六旬又六日，以閏月定四時，成歲”的話，證明在春秋戰國時期以前（《堯典》大約是戰國時人所作），國人已經知道太陽歷的一年，即三百六十六日弱，而對于依朔望計算日期的太陰歷，采用閏月的補充，使之符合季節的變化。
我國古時判斷季節的變化，是用夜間觀察星辰的方法，作為判斷標準的星辰，有“參”、“大火”、“北斗”等。到周初以至春秋中期，采用“二十八宿法”。這個方法，是將黃赤道附近一周天，按照月球的運動行程，以顯著的星象為目標，區分成二十八個不等部分，稱為二十八宿，然后根據觀測到的新月至滿月的位置變化，依照其比例，從新月的位置倒數兩日行程，而決定這個二十八宿的回溯點，為日月合朔時月亮的位置，也是太陽的位置。
所謂日月合朔，指的是太陽和月亮在天球上處于同一經度，天文學上稱此時日月的黃經差等于零，實際上在合朔的時候，太陽、月亮、地球三者接近一條直線，此時位居中間的月亮，未被太陽光照亮的半面，正對向地球，在地球上看不到月亮的存在。日月合朔是一個具體的瞬間，這一瞬間可能出現在農歷初一這一天從零時至二十四時之間的任何時刻。
通過這一方式確定的太陽位置而判斷一年的季節變化，比之前的觀察精確了許多。在春秋中期采用“周髀”（髀者股也，直角用三角形底邊為股）的日影觀測法：直立一棒以觀測中午時的影長，以最長、最短的距離為日至（冬至與夏至）。由這種觀測而決定的節氣，比之前的方法更精確。據此以冬至為一年之始，采用冬至為正月的歷法。到春秋后期，十九年七閏法成立，歷法的時代正式開始。
戰國時代，計算閏月，又采用七十六年法。戰國中期，開始用歲星紀年。五星運行的觀測，恒星天的測定，星經的編纂，五行學說的倡導，都在戰國時代。
前漢末年，天文家有蓋天、渾天的理論爭執。蓋天派認為天在上，地在下；渾天派認為天包于外，地居于中。前漢揚雄主張渾天說，后漢王充支持蓋天說，張衡則是渾天派。張衡曾創制渾天儀。又創地動儀以測地震。
唐宋時代曾出現過幾次新的歷法，但天文學沒有大的發展。直到元朝郭守敬的授時歷，測驗才有些進步，據說是受了阿拉伯的影響。明萬歷至清康熙之間，歐洲教士利瑪竇、熊三拔、湯若望、南懷仁等輸入歐洲天文學（地球中心說），才引起我國天文學的大進步，明朝天啟、崇禎間，有徐光啟所主持的大統歷改革，清康熙帝因之撰《律歷淵源》，梅文鼎又著《歷算全書》。
數學
數學古稱算學，在中國科學中，隨著天文學與測量術而逐漸成為完全獨立發展的部門。大概在春秋戰國時期就產生了數學，如別墨派遺留在《墨經》中的記載，包含了若干幾何學的定義和定理，如：平面的定義，等長線段的求法，圓的中心在距圓周同等長度的點上，圓至其中心同長，不平行的兩條直線必然相交，正方形四邊相等、四角相等。別墨派及公孫龍言論中都說過“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”的話，可以看出表示無限等比級數的概念。
清修《四庫全書》時，戴震所校訂的“算經十書”，是現存的最古算書，這十種書是：
《周髀算經》，是前漢末至后漢初出現的，相傳是周朝的書。
《九章算術》，是后漢時代出世的，相傳為周公所作，其中載有分數、最大公約數的求法、百分法、開平方、開立方的算法，一次聯立方程式的解法。
《海島算經》，是有關測量的書籍，著者是魏時的劉征。劉征對《九章算術》作過注解，注解中包含根據幾何學而解二次方程的方法，開平方、開立方的小數計算，圓面積及圓周的算法，角錐體的體積算法等。
《孫子算經》，三國末期出現。
《五曹算經》，三國末期的書。
《夏侯陽算經》，南北朝末期的書。
《張邱算經》，南北朝末期的書。
《五經算術》，北周甄鸞著。
《數術記遺》，題名漢徐岳撰，疑是甄鸞偽記。
《輯古算經》，相傳為唐人王孝通作。
我國古代很早就得出了比較精確的圓周率。前漢末年劉歆就使用過，經過后漢的張衡、魏的劉征、到南齊祖沖之，乃定圓徑比圓周為一一三比三五五，這是五世紀時世界最精密的圓周率。
唐宋時期算學沒有什么進步。宋元間則有秦九韶的《數學九章》，李治的《測圓海鏡》、《益古演段》，朱世杰的《算學啟蒙》、《四元玉鑒》等書。我國很早發明的算術計算法，一直支配到元朝。李治的《天元術》（一元高次方程），朱世杰的《四元術》（四元方程）均用算木代表未知數。這種器械的代數學，到明朝已不能再發展，于是算盤代替了算術的地位而普及起來。《九九歌訣》也隨之流行開來。
歐洲人利瑪竇和我國的科學開創者徐光啟，將歐洲的《幾何原本》、《八線表》等介紹到中國，當時的國內算學家并未直接采用，到清初，才因這種影響而產生了有符號的代數學，而有梅氏兄弟的歷法與算學的專著出現（梅文鼎著書八十余種，包含代數及三角等，開始用筆算演算），清康熙帝御制的《律歷淵源》和《數理精蘊》，也包含歐洲的歷學與數學。
物理化學
物理學在周秦時代曾有一定的發展，現存《墨經》中就有講光學的，如光影關系、小孔成像等，通稱“墨經光學八條”。如：光必直行，光入密室，經小孔，則下影在高處，高影在下處；光的反射，使影模糊，木斜則影短大，木正則影長小；凸球面鏡生虛像；凹球面鏡的影必倒立；凹鏡像的大小和正倒，因物件的遠近而有所不同。
秦漢以后，中國的物理學再未有大的發展。明代有西洋傳教士來華，介紹了幾種西洋物理學著作，如湯若望的《遠鏡說》，講述了望遠鏡的用法、制法和原理；熊三拔的《泰西水法》，介紹了取水、蓄水的各種機械裝置；王征從鄧玉函譯成《奇器圖說》四卷，第一卷講重心、比重，第二卷講杠桿、滑車、輪軸、斜面，第三卷講應用原理，以起重、引重、轉重、取水及用水力代人力等器械，鄧玉函也著有同類的書。不過這些介紹沒有引起國內學者的研究興趣。
由晉至唐時期，道教的煉丹術，有一種是用水銀煉制長生不老的藥物，唐太宗、高宗等許多皇帝都曾服過這種藥，因中毒而死，這種煉丹術和西洋的點金術相類似，可視為化學的先驅，但西洋點金術變成化學，而中國煉丹術竟沒有進一步蛻變。
應用技術
古代中國是農業及手工業相當發達的國家，但對農工技術的研究，很少專家。從《漢書·藝文志》的書目上看，周秦時期還有人注意，以后就沒有了。現存關于應用技術的書，除醫書外，寥寥可數。較為著名的有：春秋戰國時期的《墨子》第十四、第十五卷，講兵器，《考工記》講一般工藝；北魏賈思勰的《齊民要術》講農業；明代徐光啟的《農政全書》，宋應星的《天工開物》；清代包世臣的《齊民四術》。
《農政全書》六十卷，是我國講農田水利、農器制造最完備的書。該書的作者徐光啟，字子先，號玄扈，天主教名保祿，上海人，明末杰出的科學家，有著多方面的科學成就。
徐光啟曾同耶穌會傳教士利瑪竇等人一起翻譯科學著作，如《幾何原本》、《泰西水法》等，是中國介紹西方近代科學的先驅；同時他自己也寫有關于歷算、測量方面的著作，如《測量異同》、《勾股義》；他精通當時的中西歷法，主持了一部一百三十多卷的《崇禎歷書》的編寫工作；他還親自練兵，負責制造火器，成功擊退了后金的進攻，著有《徐氏庖言》、《兵事或問》等軍事方面的著作。
徐光啟一生用力最勤、收集最廣、影響最深遠的，還要數農業與水利方面的研究。
在農業技術方面，徐光啟非常熱衷于新作物的試驗與推廣。例如，當他聽到閩越一帶有甘薯的消息后，便從福建莆田引來薯種，試種成功后根據自己的經驗寫下詳細的生產指導書《甘薯疏》，以推廣甘薯種植來備荒。后來經過整理收入《農政全書》。甘薯尚如此，對于其他一切新引入、新馴化栽培的作物，無論糧、油、纖維，徐光啟都詳盡搜集栽種、加工技術的知識。這就使得《農政全書》成了一部名副其實的農業百科全書。
《農政全書》中，“荒政”作為一目，有十八卷，是全書十二目之冠。目中對歷代備荒的議論、政策作了綜述，水旱蟲災作了統計，救災措施及其利弊作了分析，最后附草木野菜可資充饑的植物四百多種。不過救荒只是治標，水利才是治本。水利作為一目，也有九卷之多。徐光啟認為，水利為農之本，無水則無田。當時的情況是，一方面西北方有著廣闊的荒地棄而不耕，另一方面京師和軍隊需要的大量糧食要從長江下游啟運，耗費驚人。為了解決這一矛盾，他提出在北方實行屯墾，屯墾需要水利。為了探索扭轉南糧北調的可行性問題，他在天津做墾殖試驗，借以鞏固國防，安定人民生活。這也正是《農政全書》中專門討論開墾和水利問題的出發點，從某種意義上而言，這也就是徐光啟寫作《農政全書》的宗旨。
徐光啟一生以儉樸著稱，“于物無所好，唯好經濟，考古證今，廣咨博訊。遇一人輒問，至一地輒問，聞則隨聞隨筆。一事一物，必講究精研，不窮其極不已”。在《農政全書》中，不僅能了解到有關古代農業的百科知識，還能夠感受到一個古代科學家嚴謹而求實的大家風范。
在世界技術史上，有幾種重要發明都是中國人在先或完全是中國人的功績，如陶瓷制造、養蠶繅絲、拱形建筑、火藥、羅盤、紙、活字印刷等。中國隋唐五代時期，已有雕版印刷，到宋仁宗慶歷中，畢昇發明活版印刷術，其時在十一世紀，而歐洲活字印刷的發明在十五世紀。總之，宋元以前，中國走在歐洲前面，明清時代，逐漸落后了。