馬鈞自幼喜愛讀書，尤其喜歡鑽研機械製造方面的難題。有一次看到織布的婦女勞作很艱辛，於是下決心改良織綾機。他對舊式織綾機進行認真研究，重新設計了一種織綾機，新型織綾機的踏具簡化了、效率更高了。馬鈞發明新式織綾機後，魏國絲織品的品質躍上了新臺階，不僅質量能與蜀錦相媲美，而且其圖案之精美令蜀錦望塵莫及。新型織綾機的誕生，大大加快了我國古代絲織業的發展速度，並為我國家庭手工業織布機的出現奠定了基礎，也使馬鈞成為勞動人民心中的大發明家。
有一次，馬鈞看到城外有一大塊坡地，農民想在那裡種菜，但無法引水澆地，這塊地就一直荒著。馬鈞經過反覆研究、試驗，製造出了一種車，把河裡的水引到坡地裡，老百姓終於能種菜澆水了，這種工具後來被稱為翻車。馬鈞製造的翻車，是對我國古代灌溉工具的重大革新。在東漢以前，農民使用的灌溉工具非常複雜而且很費力，遇到地勢高的田地，灌溉起來就非常麻煩，而翻車發明之後，可連續不斷地提水，使水從低處向高處流，輕快省力，甚至連五六歲的兒童都能轉動。由於翻車具有巨大的灌溉優點，故而一問世就受到歡迎，並迅速得到推廣，成為農業生產的主要工具，並沿用了一千多年，他因此也被後世稱讚為「巧思絕世」。
相傳指南車在我國的歷史上很早就記載，黃帝和蚩尤作戰時，蚩尤為使自己的軍隊不被打敗，釋放霧氣使黃帝的軍隊迷失了方向。後來，黃帝製造指南車辨別方向，終於打敗了蚩尤。到了三國時期，人們從傳說中知道了指南車，但誰也沒見過，馬鈞於是就想把它造出來，讓大家開開眼界，同時也能為行軍作戰提供方便。不少人都對馬鈞的想法持懷疑態度，散騎常侍高堂隆說：「指南車是傳說中的東西，又沒有文獻記載，只不過是人們信口胡謅而已。」馬鈞卻說：「指南車很可能有過，問題在於後人對它沒有認真研究。其實，造指南車也不是什麼了不起的事。」高堂隆聽後嘲諷馬鈞：「你名為鈞，字德衡，鈞是器具的模型，衡能稱量物品的輕重，如果輕重都沒有一定的標準，怎麼可以做模型？」馬鈞說：「如此爭論有何用？咱們試製一個，自有分曉。」隨後，他們一起去見魏明帝，魏明帝於是令馬鈞製造指南車。在沒有資料、沒有模型的情況下，馬鈞刻苦鑽研、反覆實驗，利用機械原理製造出了指南車。事實勝於雄辯，馬鈞的傑出成就，令那些嘲笑他的人啞口無言。而他製造指南車、翻車等所運用的機械原理，西方國家在1700餘年後才開始運用。
除了農業之外，馬鈞還在兵器製造方面也有不少發明創造。他在兵器學方面的精深研究，足以和同時代的軍事學家諸葛亮相比。
相傳在官渡之戰時，曹操使用一種發石車攻擊袁紹，這種發石車可以拋出大石塊攻擊敵人，在當時威力巨大。但這種發石車也存在缺陷，聰明的馬鈞經過一番研究，設計出了一種新型發石車——輪轉式連續拋石車。有一次，諸葛亮率兵攻打魏國，使用了一種新發明的連弩，可以連續發射幾十支箭。這種新式武器讓魏軍大感驚奇，有個魏國士兵撿回連弩讓馬鈞看。當時已經年老的馬鈞看到連弩後，認為這種兵器很好，說：「巧是很巧了，但還有不到的地方，如再改進一下，威力還可增加五倍。」於是，他便將連弩進行了改進，果然效果甚佳。功效可提高五倍。史學家付玄曾經這樣感慨地說：「馬鈞，天下之名巧也，可與公輸班、墨子以及張衡相比。」
當時由於傳統文化以儒家為核心，科學技術在士大夫眼中是「奇器淫巧、雕蟲小技」，難登大雅之堂。所以陳壽在他的《三國志》中沒有為馬鈞立傳。但是，這些絲毫不妨礙馬鈞在歷史上的功績，他簡化了當時織綾機構造，大大提高了生產工藝水平，他發明了我國古代最先進的灌溉工具——翻車，從而提升了古代引水灌溉的效率，這些偉大的成就使馬鈞功不可沒，他的功績和美名一直被後人所傳頌。
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