天文、气象十四世纪中叶的《白猿献三光图》载有132幅云图，并与天气变化联系起来，绝大部分与现代气象学原理相一致。(欧洲到1879年才出版只有十六幅的云图。)1383年南坤舆万国全图京设京师观象台，1439年造浑天仪置北京(1900年被八国联军德国劫走，1921年索回，置南京紫金山天文台)。1442年，北京设观象台。1446年，建晷影堂(位于北京古观象台西南侧)。1607年，李之藻撰《浑盖通宪图说》刊行。1617年，张燮著《东西洋考》记载海洋占候等的详细资料。1634年，正式安装中国第一架天文望远镜：“筩”(yong)。1643年，出版《崇祯历书》。
数学、物理1450年，吴敬撰《九章算法比类大全》。1524年，王文素著成54卷总计1500多问近50万字《新集通证古今算学宝鉴》。1584年，朱载堉著《律吕精义》出版。1592年，程大位撰《算法统宗》最早记载使用珠算方法开平方和开立方。1606年，徐光启与利玛窦开始合译《几何原本》。1613年，李之藻据西人克拉维斯《实用算术概论》和中国程大位《算法统宗》编译而成《同文算指》。1637年，宋应星在《论气·气声》中对声音的产生和传播作出了合乎科学的解释，认为声音是由于物体振动或急速运动冲击空气而产生的，并通过空气传播，同水波相类似。方以智在《物理小识》卷2中提出：“宙(时间)轮于宇(空间)，则宇中有宙，宙中有宇。”提出了时间和空间不能彼此独立存在的时空观。在《物理小识》卷1中正确地解释了蒙气差(即大气折射)现象。民间光学仪器制造家孙云球制造放大镜、显微镜等几十种光学仪器，并著《镜史》(已佚)。
医学
李时珍纪念邮票1406年，朱棣等主持收集编成《普济方》(载方六万一千七百三十九个，是中国现存最大的一部医方书)。1567年在宁国府太平县试行中国人痘接种方法预防天花。(种痘预防天花是人工免疫法的开端，十七世纪中国种痘技术已相当完善，并已推广到全国。中国种痘法于十七世纪初传入欧洲)。1596年李时珍著《本草纲目》在南京正式出版刊行，同期问世的还有《濒湖脉学》《奇经八脉考》等。1601年，杨继洲著《针灸大成》。
1617年，陈实功收集了大量有效方剂。他注重实践，勇于革新，创造性地进行了截趾(指)、气管缝合等外科手术。著有《外科正宗》，书中对一些肿瘤也作了论述。1624年，张景岳撰《类经》刊行，同年，再编《类经图翼》和《类经附翼》。1640年，《景岳全书》64卷成书。1641年，吴有性撰《瘟疫论》。王夫之在《思问录·外篇》中提出了关于生物体的新陈代谢的观念，他说：“质日代而形如一，……肌肉之日生而旧者消也，人所未知也。人见形之不变而不知其质之已迁，……”
农学1376年，俞宗本著《种树书》(记载了多种树木的嫁接方法，如桃、李、杏的近缘嫁接和桑、梨的远缘嫁接等)。1406年，朱橚《救荒本草》问世(收集四百一十四种可供食用的野生植物资料，载明产地、形态、性味及其可食部分和食法，并绘有精细图谱)。1547年，马一龙著《农说》(记载了水稻的精耕细耘、密植、育苗、移栽等的种植经验，是中国第一部运用哲学观点来阐述农业技术的著作)。1596年，屠本畯(jun)著中国现存最早的海洋生物专著《闽中海错疏》(记载了沿海一带以海生无脊椎动物和鱼类为主的二百多种水族生物的形态和生活习性等)。1608年，喻仁、喻杰合著《元亨疗马集》(著名的兽医学著作，内容包括对马、牛和骆驼的治疗经验，现今仍有实用价值)。1617年，赵蛹著《植品》(有关西红柿的种植技术等)。1628年，徐光启撰《农政全书》。
地理1405-1431年郑和率大型远洋船队到达西洋
徐霞客三十余国;1425年《郑和航海图》编成。1536年，黄衷著《海语》(记录东南亚史地与中国南洋交通情况)。1565年，胡宗宪编《筹海图编》记录中日交通及抗倭事。1589年，出现最早的世界地图《坤舆万国全图》。1639年，顾炎武开始编著《肇域志》、《天下郡国利病书》。明末徐霞客开始著《徐霞客游记》。
化学、冶炼及化工1521年，四川嘉州(今乐山)凿成深达数百米的石油竖井。1596年，《唐县志》记载以火爆法的采矿技术。1596年，李时珍在《本草纲目》中记载了二百七十六种无机药物的化学性质以及蒸馏、蒸发、升华、重结晶、沉淀、烧灼等技术。1637年，宋应星在《天工开物》中记述冶炼技术时，把铅、铜、汞、硫等许多化学元素看作是基本的物质，而把与它们有关的反应所产生的物质看作是派生的物质，从而产生化学元素概念的萌芽。《天工开物》中记载了中国古代冶金技术的许多成就，如冶炼生铁和熟铁(低碳钢)的连续生产工艺，退火、正火、淬火、化学热处理等钢铁热处理工艺和固体渗碳工艺等。方以智在《物理小识》卷7中记载了炼焦炭的方法："煤则各处产之。臭者，烧熔而闭之。成石，再凿而入炉，曰礁。"欧洲到1771年才开始炼焦。
全面发展科学的设想
徐光启徐光启重视演绎推理，并特别把重点放在数学上，认为数学是其他一切自然科学和工程学的基础。徐光启在1629年即成立西局同年的七月二十六日，给崇祯帝上奏《条议历法修正岁差疏》中说“盖凡物有形有质，莫不资与度数故耳”，提出“分曹”料理，即分学科研究的思想，并论述数学和其他科学的关系，及数学在生产实践中作用。他认为数学是“从用之基”，提出“度数旁通十事”：治历、测量、音律、军事、理财、营建、机械、舆地、医药、计时。在他掌管的“历局”内开展以数学为根本，兼及气象学、水利工程、军事工程技术、建筑、机械力学、大地测量、医学、算学及音乐等学科的研究工作。历局有了科学研究机构的雏形。崇祯帝对此积极反应和支持，下旨批示“度数旁通，有关庶绩，一并分曹料理，该衙知道”。徐光启开创的“格物穷理之学”有李之藻、李天经、孙元化、王徵，其后又有方以智，王锡阐等发扬。
