古代科技體係的形成——秦漢時期
農業與《汜勝之書》
據《漢書·藝文誌》記載，當時的農書共有9家114卷之多。其中2家為戰國時的作品，其餘7家都為西漢時期的新作，這說明農業科學技術的總結工作受到了重視。漢代農書基本上都散失了，現存的《汜勝之書》也隻是輯佚本。 《汜勝之書》主要記載和總結了陝西關中地區勞動農民提高單麵積產量的經驗和發明創造，反映了農業科學技術的新進展。
《汜勝之書》總結了農業生產6個基本環節的理論和技術問題。它把整個農作物栽培過程當做一個有機整體加以研究，指出“趣時(及時耕作)和土(土地的利用和改良)、務糞(施肥)澤(保墒灌溉)、早鋤(及時中耕除草)早獲(及時收獲)”這六個不可分割的、達到豐產豐收的基本環節，並對之作了具體的闡述。
該書還總結了禾(穀子)、黍、麥、稻、豆、麻(大麻)和桑等十多種農作物的栽培方法。在研究各種農作物生長的特殊規律和一定的生長條件的基礎上，對自整地、播種、田間管理直至收獲的方法，均做了各不相同的論述，從而奠定了我國古代農書傳統的作物栽培各論的基礎。
生產工具和兵器鐵器化的完成
秦漢時期，鐵器和冶鐵術在包括邊遠山區的廣大地區得到了使用和傳播。考古發現表明，西漢初年鐵製農具和工具已經普遍取代了銅、骨、石、木器，在西漢中期以後，隨著炒鋼技術的發明，鍛鐵工具增多，鐵製兵器也逐步占了主要地位，到東漢時期，主要兵器已全部為鋼鐵所製，從而完成了生產工具和兵器的鐵器化進程。西漢中期以前出土的鐵器種類較戰國時期有所增加，其突出的特點還在於形製進一步成熟，並有加寬加大的趨勢。這同西漢前期整個社會生產處於恢複與提高的總趨勢是相一致的。
西漢中期以後，情況發生了根本的變化，鐵器種類急劇地增加，如燈、釜、爐、鎖、剪、鑷、火鉗以及齒輪、車軸等機械零件都湧現出來。東漢時期更是如此。這說明在西漢中期以後，鋼鐵生產在質和量兩個方麵都有了重大的發展。這同當時社會生產的發展、國防的需要以及冶鐵術的進步有密切的關係。漢武帝於公元前119年采取的由國家統一經營冶鐵業的政策，使人力、物力和財力比較集中，生產技術還可以較快地在較大範圍內得到推廣和交流，對鋼鐵生產的發展起了積極的作用。當然，由於官營有時也造成為追求數量而粗製濫造等弊病。
其時所設49處鐵官，分布在今陝西、河南、山西、山東、江蘇、湖南、四川、河北、遼寧、甘肅等省，它們成為鋼鐵生產的基地。到漢元帝時，“諸鐵官皆置吏卒徒，攻山取銅鐵，一歲功十萬人以上”，這是冶鐵采礦業規模之大的一個說明。再從已發掘的冶鐵遺址看，每一鐵官下屬的作坊，或以鑄鐵為主，或冶鑄兼備，作坊麵積達數萬平方米，甚至數十萬平方米，有的擁有煉爐十餘座，表明了冶鐵業的空前發展。
天文學成就和張衡
張衡(78—139年)，字平子，河南南陽人。他的《渾天儀圖注》便是渾天說代表作。渾天說是一種以地球為中心的宇宙理論，因在當時曆史條件下，它能比較近似的說明天體的運行，所以對後世產生了很大的影響。
張衡不但倡導渾天說，而且還在前人的基礎上，著手製造了用於演示渾天思想的的儀器——水運渾象，這對渾天說得到社會的廣泛承認起了重要的作用。張衡所製渾象儀是以一個直徑約5尺的空心銅球表示天球，上畫二十八宿，中外星官及互成24度交角的黃、赤道等。緊附在球外的有地平圈和子午圈，天球半露於地平圈之下，天軸則支架在子午圈上，天球可繞天軸轉動。水運渾象形象地表達了渾天思想，並解釋了若幹天文現象。張衡利用當時已得到發展的機械方麵的技術，巧妙地把計量時間用的漏壺與渾象聯係起來，即以漏水為原動力，利用漏壺的等時性，通過齒輪係的傳動，使渾象每日均勻地繞軸旋轉一周，這樣渾象也就自動地、近似正確地把天象演示出來。張衡的這項創造是唐宋時代得以進一步改進水運渾象的先聲，在天文儀器史上占有重要的地位。
張衡於公元132年首創了世界上第一架地震儀——地動儀。 “地動儀以精銅製成，圓徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊”，裏麵有精巧結構，主要是中間的“都柱” (相當於一種倒立型的震擺)和它周圍的“八道” (裝置在擺的周圍的八組機械裝置)。尊外相應地設置8條口含小銅珠的龍，每個龍頭下麵都有一隻蟾蜍張口向上。一旦發生較強的地震， “都柱”因震動失去平衡而觸動“八道”中的一道，使相應的龍口張開，小銅珠即落入蟾蜍口中，觀測者便可知道地震發生的方向。據史載，地動儀成功地記錄了公元138年在甘肅發生的一次強震，證明了張衡所製儀器的準確性和可靠性。
張衡的成就還不限於這些方麵。他研究過地理學，曾繪製了一幅地形圖，流傳了好幾百年；在數學方麵，對圓周率作過研究，取用過π值；=10=3．162他是當時有名的文學家，有不少文學著作，其中以《二京賦》最為出名，在東漢文學史上有一定的地位；他還是個畫家，曾被人列為東漢6大名畫家之一。
《九章算術》與數學
在春秋戰國數學發展的基礎上，秦漢時期出現了我國古代最早的一批數學專著，如《許商算術》(26卷)、《杜忠算術》(16卷)和《九章算術》等。前2部書早已失傳， 《九章算術》一直流傳至今，是我國現有傳本的古算書中最古老的數學著作。 《九章算術》對後世曆代數學的發展，影響很大。它的出現，標誌著我國古代以算籌為計算工具、具有自己獨特風格的數學體係的形成。
經過春秋戰國到西漢中期數百年間政治、經濟和文化的發展， 《九章算術》比較係統地總結和概括了這段時期人們在社會實踐中積累的數學成果。這一時期的社會變革和生產發展，給數學提出了不少急需解決的測量和計算的問題：實行按田畝多寡“履畝而稅”的政策，就需要測量和計算各種形狀的土地麵積；合理地攤派稅收就需要進行各種按比例分配和攤派的計算；大規模的水利工程、土木工程需要計算各種形狀的體積以及如何合理地使用人力、物力；商業、貿易的發展，需要解決各種按比例核算的問題；愈加準確的天文曆法工作，就愈是需要提高計算的精確程度等等。 《九章算術》正是從各類問題中選出了246個例題，纂集而成的，並按解題的方法和應用的範圍分為9大類，每一大類作為一章。它所提供的數學解法，為生產和科學技術的進一步發展，以及為封建政府計算賦稅、攤派徭役等，提供了方便。
《九章算術》不是一時一人之作，而是經由很多人的修改和補充，才逐漸發展完備起來的。三國時代的劉徽曾為《九章算術》做過有名的注釋工作。
《神農本草經》與《傷寒雜病論》
到西漢時，藥物學的研究不但在官府有專門的機構，在民間也有十分廣泛的基礎，而且藥物學的專著已出現不少。《神農本草經》成書於漢代，是我國現存最早的藥物學專著。它是戰國、秦漢以來藥物知識的總結，而不是出於一時一人之手的著作，對後世藥物學的發展有很大的影響。
《神農本草經》共收載藥物365種，其中以植物藥最多，計252種，動物藥67種，礦物藥46種。根據其性能和使用目的的不同，這些藥物分為上、中、下3品。上品120種，一般是毒性小或無毒的，大都是“主養命以應天”的補養藥物；中品120種，有的有毒，有的無毒，多是既攻治疾病又能滋補虛弱的藥物；下品125種，多是有毒而專用於攻治疾病的藥物。這是我國藥物學最早的分類法，它明顯地受到方士服食的影響，如書中所載上品藥物，屢言“長生不老” “不老神仙”等就是最好的證明。該書對每味藥的記述較詳細，其中包括有藥物的主治、性味、產地、采集時間、入藥部分、異名等。書中提到主治疾病的名稱達170餘種，包括內科、外科、婦科以及眼、喉、耳、齒等方麵的疾病。根據長期臨床實踐和現代科學研究證明，書中所載藥效，絕大部分是正確的。如利用水銀治疥瘡、麻黃治喘、常山截瘧、黃連止痢、大黃瀉下、莨菪治癲、海藻療癭瘤(甲狀腺肥大)等，已為現代科學研究所證實，至今仍具有一定的實用價值。
《神農本草經》在其序錄中，概括地記述了當時藥物學的基本理論。如關於醫方中的主藥與輔助藥之間的“君、臣、佐、使”的理論，闡明了藥物配伍的原則；關於“藥物有酸、威、甘、苦、辛五味，又有寒、熱、溫、涼四氣”的“四氣五味”說；根據藥物的性能不同而采用不同的劑型等等。這些理論反映了當時的藥物學已經達到一定的水平。
張仲景(約150—219年)於3世紀初寫成了《傷寒雜病論》一書，確立了理、法、方藥(即有關辨證的理論、治療法則、處方和用藥)具備的辨證論治的醫療原則，使祖國醫學的基礎理論更加切合臨床應用．，從而奠定了中醫治療學的基礎。
《傷寒雜病論》被後人整理成《傷寒論》和《金匱要略》二書。 《傷寒論》專門論述傷寒類急性傳染病， 《金匱要略》則以論述內科、外科、婦科等雜病為主要內容。
造紙術與蔡倫
在造紙術沒有發明以前，我國古代曾先後使用龜甲、獸骨、金石、竹簡本牘、縑帛等材料記事。直到兩漢時期，簡牘、縑帛依然是十分重要的書寫材料。但隨著社會經濟、文化的發展，簡牘笨重、縑帛昂貴的缺點日益突出。於是，尋求廉價、方便易得的新型書寫材料，逐漸成了社會的迫切要求。經過長期的實踐和探索，人們終於發明了用麻繩頭、破布、舊魚網等廢舊麻料製成植物纖維紙的方法，引起了書寫材料的一場革命。正是在造紙術發展的曆史進程中，於2世紀初年，出現了蔡倫這一著名的紙的改革家。
蔡倫，字敬仲，桂陽(今湖南省耒陽縣)人，是漢和帝時的太監，曾負責監製禦用器物。他總結了西漢以來造紙的經驗，進行了大膽的試驗和革新。在原料上，除采用破布、舊魚網等廢舊麻類材料外，同時還采用了樹皮，從而開拓了一個嶄新的原料領域。在技術工藝上，也較前完備和精細。除淘洗、碎切、泡漚原料之外，還可能已經開始用石灰進行堿液烹煮。這是一項重要的工藝革新，它既加快了纖維的離解速度，又使植物纖維分解得更細更散，從而大大提高了生產效率和紙張的質量，為紙的推廣和普及開辟了廣闊的道路。公元105年，蔡倫把他用樹皮、麻頭和破布、舊魚網製成的紙獻給漢和帝，很受歡迎，“天下鹹稱‘蔡氏侯紙’”。蔡侯紙的出現，在造紙術的發展史上是一件大事，它標誌著紙張開始取代竹帛的關鍵性的轉變。
建築與秦漢長城
萬裏長城是世界建築奇跡之一，它以雄偉壯觀、工程浩大聞名於世。長城的修築是從戰國時期開始的，秦始皇統一中國後，為了防範匈奴的突然襲擊，用35萬人力把燕、趙、魏等諸侯國修建的長城連接起來，築成了西起甘肅臨洮(今岷縣)，沿黃河到內蒙臨河，北達陰山，南到山西雁門關、河北蔚縣，經張家口東達燕山、玉田、遼寧錦州並延至遼東的萬裏長城。
漢代除了修建了秦長城外，又修築朔方長城(內蒙河套南)和涼州西段長城。後者包括北起內蒙額濟納旗居延海到甘肅金塔縣北的北長城；從金塔縣經破城子等地直達玉門關，進入新疆的南長城。它們是漢武帝時期開始修築的。據居延出土的漢簡記載，長城的修築“五裏一隧，十裏一墩，卅裏一堡，百裏一城”，這同實地考察的結果大體相符。
秦漢長城的遺跡至今仍曆曆可尋。據考察，秦長城多就地取材，用夯土築成。從敦煌西南玉門關一帶的漢長城看，牆身殘高4米，下部寬3．5米，上部寬1．1米，也是用土夯成，距地麵50厘米開始鋪縱橫交錯的一層蘆葦，厚6厘米，作為防堿夾層，可使牆身堅固，不易倒塌。在金塔縣和額濟納旗，還存留烽火台200多座，台平麵呈正方形，每邊17米．高25米左右。蔚為壯觀。它也是由夯土或土坯築成，施工中亦采用蘆葦。至今仍有許多烽火台，除四角銷蝕外，其餘部分都還完好。
秦漢長城雄踞於我國北部，綿延萬餘裏，構成了一套比較完整的防禦體係，無論對抵禦匈奴等遊牧民族的侵擾，還是為保證絲綢之路的暢通，都起了重要的曆史作用。在如此遼闊的地域，在崇山峻嶺、流沙溪穀之間，構築如此龐大、艱巨的工程，充分表現了中華民族的磅礴氣概和聰明才智，也反映了當時測量、規劃設計、建築和工程管理等的高超水平。