古代科學技術的發展，既有連續性，又顯示出階段性高潮的特點 我國古代社會從五帝、夏、商、周、春秋戰國直至清末，凡4000年，一直綿延不斷，既不曾發生過像羅馬帝國那樣中斷無繼的歷史悲劇，也不曾經歷西歐中世紀的黑暗時代。這就使我國古代科學技術的發展得以世代相傳、連續積累，並在這個基礎上走向自己的巔峰。
世界著名科學史家李約瑟曾把中國古代各個時期的重要科技成就作為縱線，世紀年代作為橫線，製作了一幅科技發展的示意圖，它清楚地表明：無論是以前4000年，還是近500年來，中國科學技術「事實上一點沒有退步」；而是「一直在穩緩地前進」。他在《中國與西方的科學與社會》一文中還指出：「我常喜歡用一種相對來說緩緩上升的曲線來說明中國的演變，顯然這曲線比歐洲同一時期，譬如說公元二世紀至十五世紀的演變過程的曲線上升得高，有時高得多。」（註：《中國與西方的科學與社會》第65-85頁，上海科技出版社1956年版。）我國四川大學周仲壁與四川科學技術出版社的周孟璞兩位先生在《中國近代科技落後原因初探》（註：《自然雜誌》13卷11期第333頁。）一文中也以中國的自然科學大事、西歐的自然科學大事和著名科學家的人數作為縱坐標，世紀年代為橫坐標，製作了三條增長曲線，從中國的那條曲線看，同樣顯示出我國古代科學技術的增長是緩慢而連續的。然而，在4000年漫長的歷史長河中，春秋戰國、兩漢（尤其是東漢）與宋元（尤其是北宋）時期，中國古代科學技術的發展基於政治、經濟、文化、社會等方面的內外因素又都顯示出階段性的高潮。春秋戰國時期可以說是我國古代科學技術的全面奠基時期，也是第一次大發展時代，由於新興封建制度優勝於奴隸制度，其成就不僅趕上而且超過了早期科學技術最發達的古希臘。
春秋末期出現了塊煉鐵滲碳鋼，戰國時期又出現了白口鐵處理技術，這些冶鐵技術的發明，是一個突出的標誌，正是它大大促進了農業和手工業的發展。在農業方面形成了以精耕細作為主要內容的中國傳統農業，戰國末年寫成的《呂氏春秋》，其中的《上農》、《任地》、《辯土》、《審時》等篇稱得上是這種農業科技的論文開端。以都江堰、鄭國渠兩個大型灌溉工程的興建為標誌，展現出為農服務水利工程設施的空前發展。《考工記》中生產工具、樂器、建築、交通運輸、皮革製造、染色、樂器、玉器等36項專門實用工藝技術的記述，顯示了這一時期手工業內部的細密化及其技術的規範化與科學化程度已達到相當高的水平。它記載了大量實用力學知識，是我國古代第一部工程技術知識的總匯。
《墨經》中包含有關於力學、光學、聲學、幾何學、邏輯學以及對物質結構的猜測等科學成就，它不僅是我國第一部幾何光學著作，而且在世界上也是領先的，比歐幾裡德幾何光學要早百餘年。同時，它也是古代力學與光學論說的代表作，「力」概念的提出，光直線傳播思想的揭示，使這部著作更增添了亮麗的光彩。可以這樣說，《考工記》與《墨經》一起作為我國古代經驗科學出現的標誌，是春秋戰國時期人們將生產、生活實踐中取得的豐富經驗進行抽象概括的成果。 在數學、天文學與曆法方面都有了廣泛的發展與進步。十進位值制和籌算制度不斷得到完善，為後世具有中國特色的計算數學體系的形成確定了基礎。有關天象觀測的記載詳盡準確，即使在今天仍不失為天文研究的寶貴歷史資料。在地學方面，《山海經》、《禹貢》、《管子、地員》等著作的出現，標誌著人們的地理知識已從地理資料的積累，上升到進行某種形式的綜合論述與區域對比，以服務於當時的政治、經濟需要。醫學方面，以《黃帝內經》等著作為代表，以人體器官整體觀、陰陽五行論與臟腑經絡學說為理論基礎，以人體解剖、生理、病理、病因診斷等的研究與實踐為重點，兼及針灸、經絡、衛生保健等諸多方面，構成了我國特有的醫學體系的最初基礎，並在臨床上顯示出傑出的貢獻。
我國人民尋求對自然界物質本源的認識，繼五行、陰陽說之後，元氣說與原子論是兩大發展線索，它們的確立都分別肇始於這個時代的荀況與墨翟。 兩漢時期是我國古代科學技術發展的又一高峰期，一方面，由於科技本身經過了春秋戰國的長期醞釀、積累和實踐，到這時達到了量變足以引起質變的地步；另一方面，則是社會政治上的統一與安定，經濟的恢復與持續發展，為科技活動和科技新高潮的到來創造了良好的外部條件。它呈現出科技人才輩出，科技著作大批問世，科技成果輝煌，科技對生產的滲透與協調日益顯著等諸多特點。 《九章算術》以及《周髀算經》的成書顯示出以算盤為計算工具的獨特數學體系的形成，形數結合，數學算術化是其特徵。今天，由於計算機的出現，算術化傾向於現代數學中的作用已日漸顯著，中國古代算術的思想與方法和現代計算機科學與技術正相融合，為此它將重新煥發青春，以嶄新的面貌重現，在數學發展中扮演重要角色是可以預期的。 曆法已確立了我國後代曆法體系、規範和基本內容的原始框架，而以張衡為代表對天文儀器的研製和對天象的觀察與記錄以及論天三家為代表的宇宙論則形成了中國古代天文的固有傳統。
《漢書、地理志》的出現，開拓了沿革地理研究的新領域。《神農本草經》是我國秦漢以來藥物知識的總結，它為後世本草學奠定了基礎；《傷寒雜病論》不僅確立了辯證論治的醫療原則，而且大為充實了中醫藥體系的內容，更加切合醫療的實際應用。《汜勝之書》可以說是對農業知識的總結。《論衡》、《淮南子》、《淮南萬華術》、《周易參同契》、《爾雅》等書中也包含了豐富的物理、化學或生物學在生產技術方面，成為我國古代傳統特色的主要技術，像冶鐵、紡織機械、農具製造、造紙工藝、漆器工藝、船舶製造等都已出現，並達到了相當的水平。像趙過的鐵腳耬車、杜詩的水排、梯級船閘設計的原理與方法、木結構建築風格、豎爐冶煉法、實測基礎上繪製的地圖等等都是突出的成果。造紙術更是漢代一項最重大的發明，也是我國對世界文明的一大貢獻。牛耕的推廣與代田法、區田法耕作制度的創新，則在當時條件下起到解放和促進生產力發展的重要推動作用。 以王充為代表的元氣論與董仲舒為代表的「天人感應」說的對立與鬥爭，是我國科學思想史發展的又一裡程碑，即使後者從協調人與自然關係的角度考察也有其值得吸取的精華。 宋元時期是我國古代科學技術達到高度發展階段的又一高潮時期。 我國的科學技術自兩漢而後，經魏晉南北朝的充實和提高，到隋唐五代技術發展，並呈現一股繼續高漲的趨勢。前者對中國古代科技的貢獻，可以劉徽與祖衝之的數學、裴秀與酈道元的地學、賈思勰的農學、王叔和、皇甫謐與陶宏景等的醫藥學、葛洪的化學等為標誌；後者主要有李淳風、一行等的天文學、李淳風與王孝通的數學，孫思邈的醫藥學以及柳宗元、劉禹錫等人的天人論與宇宙觀等。這種趨勢困宋元時期經濟發展、文化昌盛、理學形成、戰爭和其他需要而得到強化。統治階級為滿足自身、政權和社會對科學技術的多方面需要，通過完善教育體系，舉行多元化考試，獎勵發明創造和培養扶植科技人才等措施，助長、推動和促進了科技的發展，而安定與富裕的社會環境和發達的出版業則又提供了良好的研究條件。求索物理，格物致知，懷疑、探索、創新的學風催促知識分子中具有務實思想的人考察和研究自然事物以及如何使之有利於國計民生。國內各民族之間的文化交流與國外的文化交流，也加速著科技的發展。這一切使宋元時期成為中國古代科技發展的黃金時代，不論天文、地學、生物、數學、物理、化學均有突出成就。
作為世界古代文明標誌的指南針、火藥和印刷術三大發明的出現或大規模使用均始於北宋，以沈括、蘇頌、郭守敬、李冶、秦九韻、楊輝、朱世傑、趙友欽、畢升、陳＠①、王禎、李杲、李誡、曾公亮等為代表的科技名家輩出，碩果纍纍，以《夢溪筆談》、《營造法式》、《四元玉鑑》、《武經總要》、《王禎農書》、陳＠①農書》、《革象新書》等為代表的科技著作紛紛面世，正是諸多尊敬的科技前輩先後在各方面的努力，不斷將宋元時期的科學技術推進到一個新的高度。 以宋元秦九韶、李冶、楊輝、朱世傑數學四大家為代表，使宋元數學在中國古代以籌算為主要計算工具的傳統數學的發展達到登峰造極的階段。大規模的恆星觀測，各種天文觀測儀器的研製成功把我國古代天文學推向它的發展高峰。沈括在磁學方面的成就在當時是處於世界領先水平的。
金元時期的四大醫學學派和相應的醫學流派使中國醫藥學得到全面發展。以陳＠①《農書》與王禎《農書》為代表，先後總結了宋元時期的農業生產實踐經驗，後者所附錄的「農器圖譜」展示了我國古代農業生產器具方面的重要成就，成為後世記述農具圖書的範本，反映了當時農學的高度發展。
宋代動植物志、譜錄的大量出現並形成出書高潮，和宋景《歐希範五臟圖》、楊介《存真圖》所顯示的解剖學上的發展，應該說這時的生物學也是成就不小的。在這一時期，地學方面的成就也很突出，元代朱思本的《輿地圖》不僅總結了唐宋以來的地理學成就，還根據實地調查，在製圖方面取得成績，其精確度已達至較高水平，成為明清時期我國輿圖的範本。杜綰著《雲林石譜》的出現，反映了礦物學在宋代已較前有了很大進展。
在這些學科發展的同時，諸如水利、冶金、印刷、瓷器、機械製造、建築、紡織、交通工具、兵器等方面也呈現出蓬勃發展的勢頭。 以張載為代表的唯物主義的氣一元論自然觀和以沈括為代表「驗跡原理」和科學方法與朱熹的「格物致知」的科學方法，無疑是哲學和科學發展到北宋時所取得的重大成就之一，對宋元時期的科學技術的發展產生了重大影響。當然，朱熹的理一元論的自然觀對當時科技的影響也是不可低估的。