有人怀疑中国民族不适宜研究科学，我觉得这些论调都没有根据。中国在最近期内方明白研究科学的重要，我们还没有经过长时期的试验，还不能说我们缺少研究科学的能力。惟有希望大家共同努力去做学研究，五十年后再下断语。诸君要知道，没有自然科学的民族，决不能在现代立脚得住！
—叶企孙 曾任北京大学物理系教授
天文历法
中国天文学的研究开始得很早。《尚书·尧典》上有“三百又六旬又六日，以闰月定四时，成岁”的话，证明在春秋战国时期以前（《尧典》大约是战国时人所作），国人已经知道太阳历的一年，即三百六十六日弱，而对于依朔望计算日期的太阴历，采用闰月的补充，使之符合季节的变化。
我国古时判断季节的变化，是用夜间观察星辰的方法，作为判断标准的星辰，有“参”、“大火”、“北斗”等。到周初以至春秋中期，采用“二十八宿法”。这个方法，是将黄赤道附近一周天，按照月球的运动行程，以显著的星象为目标，区分成二十八个不等部分，称为二十八宿，然后根据观测到的新月至满月的位置变化，依照其比例，从新月的位置倒数两日行程，而决定这个二十八宿的回溯点，为日月合朔时月亮的位置，也是太阳的位置。
所谓日月合朔，指的是太阳和月亮在天球上处于同一经度，天文学上称此时日月的黄经差等于零，实际上在合朔的时候，太阳、月亮、地球三者接近一条直线，此时位居中间的月亮，未被太阳光照亮的半面，正对向地球，在地球上看不到月亮的存在。日月合朔是一个具体的瞬间，这一瞬间可能出现在农历初一这一天从零时至二十四时之间的任何时刻。
通过这一方式确定的太阳位置而判断一年的季节变化，比之前的观察精确了许多。在春秋中期采用“周髀”（髀者股也，直角用三角形底边为股）的日影观测法：直立一棒以观测中午时的影长，以最长、最短的距离为日至（冬至与夏至）。由这种观测而决定的节气，比之前的方法更精确。据此以冬至为一年之始，采用冬至为正月的历法。到春秋后期，十九年七闰法成立，历法的时代正式开始。
战国时代，计算闰月，又采用七十六年法。战国中期，开始用岁星纪年。五星运行的观测，恒星天的测定，星经的编纂，五行学说的倡导，都在战国时代。
前汉末年，天文家有盖天、浑天的理论争执。盖天派认为天在上，地在下；浑天派认为天包于外，地居于中。前汉扬雄主张浑天说，后汉王充支持盖天说，张衡则是浑天派。张衡曾创制浑天仪。又创地动仪以测地震。
唐宋时代曾出现过几次新的历法，但天文学没有大的发展。直到元朝郭守敬的授时历，测验才有些进步，据说是受了阿拉伯的影响。明万历至清康熙之间，欧洲教士利玛窦、熊三拔、汤若望、南怀仁等输入欧洲天文学（地球中心说），才引起我国天文学的大进步，明朝天启、崇祯间，有徐光启所主持的大统历改革，清康熙帝因之撰《律历渊源》，梅文鼎又著《历算全书》。
数学
数学古称算学，在中国科学中，随着天文学与测量术而逐渐成为完全独立发展的部门。大概在春秋战国时期就产生了数学，如别墨派遗留在《墨经》中的记载，包含了若干几何学的定义和定理，如：平面的定义，等长线段的求法，圆的中心在距圆周同等长度的点上，圆至其中心同长，不平行的两条直线必然相交，正方形四边相等、四角相等。别墨派及公孙龙言论中都说过“一尺之棰，日取其半，万世不竭”的话，可以看出表示无限等比级数的概念。
清修《四库全书》时，戴震所校订的“算经十书”，是现存的最古算书，这十种书是：
《周髀算经》，是前汉末至后汉初出现的，相传是周朝的书。
《九章算术》，是后汉时代出世的，相传为周公所作，其中载有分数、最大公约数的求法、百分法、开平方、开立方的算法，一次联立方程式的解法。
《海岛算经》，是有关测量的书籍，著者是魏时的刘征。刘征对《九章算术》作过注解，注解中包含根据几何学而解二次方程的方法，开平方、开立方的小数计算，圆面积及圆周的算法，角锥体的体积算法等。
《孙子算经》，三国末期出现。
《五曹算经》，三国末期的书。
《夏侯阳算经》，南北朝末期的书。
《张邱算经》，南北朝末期的书。
《辑古算经》，相传为唐人王孝通作。
我国古代很早就得出了比较精确的圆周率。前汉末年刘歆就使用过，经过后汉的张衡、魏的刘征、到南齐祖冲之，乃定圆径比圆周为一一三比三五五，这是五世纪时世界最精密的圆周率。
唐宋时期算学没有什么进步。宋元间则有秦九韶的《数学九章》，李治的《测圆海镜》、《益古演段》，朱世杰的《算学启蒙》、《四元玉鉴》等书。我国很早发明的算术计算法，一直支配到元朝。李治的《天元术》（一元高次方程），朱世杰的《四元术》（四元方程）均用算木代表未知数。这种器械的代数学，到明朝已不能再发展，于是算盘代替了算术的地位而普及起来。《九九歌诀》也随之流行开来。
欧洲人利玛窦和我国的科学开创者徐光启，将欧洲的《几何原本》、《八线表》等介绍到中国，当时的国内算学家并未直接采用，到清初，才因这种影响而产生了有符号的代数学，而有梅氏兄弟的历法与算学的专著出现（梅文鼎著书八十余种，包含代数及三角等，开始用笔算演算），清康熙帝御制的《律历渊源》和《数理精蕴》，也包含欧洲的历学与数学。
物理化学
物理学在周秦时代曾有一定的发展，现存《墨经》中就有讲光学的，如光影关系、小孔成像等，通称“墨经光学八条”。如：光必直行，光入密室，经小孔，则下影在高处，高影在下处；光的反射，使影模糊，木斜则影短大，木正则影长小；凸球面镜生虚像；凹球面镜的影必倒立；凹镜像的大小和正倒，因物件的远近而有所不同。
秦汉以后，中国的物理学再未有大的发展。明代有西洋传教士来华，介绍了几种西洋物理学著作，如汤若望的《远镜说》，讲述了望远镜的用法、制法和原理；熊三拔的《泰西水法》，介绍了取水、蓄水的各种机械装置；王征从邓玉函译成《奇器图说》四卷，第一卷讲重心、比重，第二卷讲杠杆、滑车、轮轴、斜面，第三卷讲应用原理，以起重、引重、转重、取水及用水力代人力等器械，邓玉函也著有同类的书。不过这些介绍没有引起国内学者的研究兴趣。
由晋至唐时期，道教的炼丹术，有一种是用水银炼制长生不老的药物，唐太宗、高宗等许多皇帝都曾服过这种药，因中毒而死，这种炼丹术和西洋的点金术相类似，可视为化学的先驱，但西洋点金术变成化学，而中国炼丹术竟没有进一步蜕变。
应用技术
古代中国是农业及手工业相当发达的国家，但对农工技术的研究，很少专家。从《汉书·艺文志》的书目上看，周秦时期还有人注意，以后就没有了。现存关于应用技术的书，除医书外，寥寥可数。较为著名的有：春秋战国时期的《墨子》第十四、第十五卷，讲兵器，《考工记》讲一般工艺；北魏贾思勰的《齐民要术》讲农业；明代徐光启的《农政全书》，宋应星的《天工开物》；清代包世臣的《齐民四术》。
《农政全书》六十卷，是我国讲农田水利、农器制造最完备的书。该书的作者徐光启，字子先，号玄扈，天主教名保禄，上海人，明末杰出的科学家，有着多方面的科学成就。
徐光启曾同耶稣会传教士利玛窦等人一起翻译科学著作，如《几何原本》、《泰西水法》等，是中国介绍西方近代科学的先驱；同时他自己也写有关于历算、测量方面的著作，如《测量异同》、《勾股义》；他精通当时的中西历法，主持了一部一百三十多卷的《崇祯历书》的编写工作；他还亲自练兵，负责制造火器，成功击退了后金的进攻，著有《徐氏庖言》、《兵事或问》等军事方面的著作。
徐光启一生用力最勤、收集最广、影响最深远的，还要数农业与水利方面的研究。
在农业技术方面，徐光启非常热衷于新作物的试验与推广。例如，当他听到闽越一带有甘薯的消息后，便从福建莆田引来薯种，试种成功后根据自己的经验写下详细的生产指导书《甘薯疏》，以推广甘薯种植来备荒。后来经过整理收入《农政全书》。甘薯尚如此，对于其他一切新引入、新驯化栽培的作物，无论粮、油、纤维，徐光启都详尽搜集栽种、加工技术的知识。这就使得《农政全书》成了一部名副其实的农业百科全书。
《农政全书》中，“荒政”作为一目，有十八卷，是全书十二目之冠。目中对历代备荒的议论、政策作了综述，水旱虫灾作了统计，救灾措施及其利弊作了分析，最后附草木野菜可资充饥的植物四百多种。不过救荒只是治标，水利才是治本。水利作为一目，也有九卷之多。徐光启认为，水利为农之本，无水则无田。当时的情况是，一方面西北方有着广阔的荒地弃而不耕，另一方面京师和军队需要的大量粮食要从长江下游启运，耗费惊人。为了解决这一矛盾，他提出在北方实行屯垦，屯垦需要水利。为了探索扭转南粮北调的可行性问题，他在天津做垦殖试验，借以巩固国防，安定人民生活。这也正是《农政全书》中专门讨论开垦和水利问题的出发点，从某种意义上而言，这也就是徐光启写作《农政全书》的宗旨。
徐光启一生以俭朴著称，“于物无所好，唯好经济，考古证今，广咨博讯。遇一人辄问，至一地辄问，闻则随闻随笔。一事一物，必讲究精研，不穷其极不已”。在《农政全书》中，不仅能了解到有关古代农业的百科知识，还能够感受到一个古代科学家严谨而求实的大家风范。
在世界技术史上，有几种重要发明都是中国人在先或完全是中国人的功绩，如陶瓷制造、养蚕缫丝、拱形建筑、火药、罗盘、纸、活字印刷等。中国隋唐五代时期，已有雕版印刷，到宋仁宗庆历中，毕昇发明活版印刷术，其时在十一世纪，而欧洲活字印刷的发明在十五世纪。总之，宋元以前，中国走在欧洲前面，明清时代，逐渐落后了。