天文、氣象十四世紀中葉的《白猿獻三光圖》載有132幅雲圖，並與天氣變化聯繫起來，絕大部分與現代氣象學原理相一致。(歐洲到1879年纔出版只有十六幅的雲圖。)1383年南坤輿萬國全圖京設京師觀象臺，1439年造渾天儀置北京(1900年被八國聯軍德國劫走，1921年索回，置南京紫金山天文臺)。1442年，北京設觀象臺。1446年，建晷影堂(位於北京古觀象臺西南側)。1607年，李之藻撰《渾蓋通憲圖說》刊行。1617年，張燮著《東西洋考》記載海洋占候等的詳細資料。1634年，正式安裝中國第一架天文望遠鏡：“筩”(yong)。1643年，出版《崇禎曆書》。
數學、物理1450年，吳敬撰《九章算法比類大全》。1524年，王文素著成54卷總計1500多問近50萬字《新集通證古今算學寶鑑》。1584年，朱載堉著《律呂精義》出版。1592年，程大位撰《算法統宗》最早記載使用珠算方法開平方和開立方。1606年，徐光啓與利瑪竇開始合譯《幾何原本》。1613年，李之藻據西人克拉維斯《實用算術概論》和中國程大位《算法統宗》編譯而成《同文算指》。1637年，宋應星在《論氣·氣聲》中對聲音的產生和傳播作出了合乎科學的解釋，認爲聲音是由於物體振動或急速運動衝擊空氣而產生的，並通過空氣傳播，同水波相類似。方以智在《物理小識》卷2中提出：“宙(時間)輪於宇(空間)，則宇中有宙，宙中有宇。”提出了時間和空間不能彼此獨立存在的時空觀。在《物理小識》卷1中正確地解釋了蒙氣差(即大氣折射)現象。民間光學儀器製造家孫雲球製造放大鏡、顯微鏡等幾十種光學儀器，並著《鏡史》(已佚)。
醫學
李時珍紀念郵票1406年，朱棣等主持收集編成《普濟方》(載方六萬一千七百三十九個，是中國現存最大的一部醫方書)。1567年在寧國府太平縣試行中國人痘接種方法預防天花。(種痘預防天花是人工免疫法的開端，十七世紀中國種痘技術已相當完善，並已推廣到全國。中國種痘法於十七世紀初傳入歐洲)。1596年李時珍著《本草綱目》在南京正式出版刊行，同期問世的還有《瀕湖脈學》《奇經八脈考》等。1601年，楊繼洲著《鍼灸大成》。
1617年，陳實功收集了大量有效方劑。他注重實踐，勇於革新，創造性地進行了截趾(指)、氣管縫合等外科手術。著有《外科正宗》，書中對一些腫瘤也作了論述。1624年，張景嶽撰《類經》刊行，同年，再編《類經圖翼》和《類經附翼》。1640年，《景嶽全書》64捲成書。1641年，吳有性撰《瘟疫論》。王夫之在《思問錄·外篇》中提出了關於生物體的新陳代謝的觀念，他說：“質日代而形如一，……肌肉之日生而舊者消也，人所未知也。人見形之不變而不知其質之已遷，……”
農學1376年，俞宗本著《種樹書》(記載了多種樹木的嫁接方法，如桃、李、杏的近緣嫁接和桑、梨的遠緣嫁接等)。1406年，朱橚《救荒本草》問世(收集四百一十四種可供食用的野生植物資料，載明產地、形態、性味及其可食部分和食法，並繪有精細圖譜)。1547年，馬一龍著《農說》(記載了水稻的精耕細耘、密植、育苗、移栽等的種植經驗，是中國第一部運用哲學觀點來闡述農業技術的著作)。1596年，屠本畯(jun)著中國現存最早的海洋生物專著《閩中海錯疏》(記載了沿海一帶以海生無脊椎動物和魚類爲主的二百多種水族生物的形態和生活習性等)。1608年，喻仁、喻傑合著《元亨療馬集》(著名的獸醫學著作，內容包括對馬、牛和駱駝的治療經驗，現今仍有實用價值)。1617年，趙蛹著《植品》(有關西紅柿的種植技術等)。1628年，徐光啓撰《農政全書》。
地理1405-1431年鄭和率大型遠洋船隊到達西洋
徐霞客三十餘國;1425年《鄭和航海圖》編成。1536年，黃衷著《海語》(記錄東南亞史地與中國南洋交通情況)。1565年，胡宗憲編《籌海圖編》記錄中日交通及抗倭事。1589年，出現最早的世界地圖《坤輿萬國全圖》。1639年，顧炎武開始編著《肇域志》、《天下郡國利病書》。明末徐霞客開始著《徐霞客遊記》。
化學、冶煉及化工1521年，四川嘉州(今樂山)鑿成深達數百米的石油豎井。1596年，《唐縣誌》記載以火爆法的採礦技術。1596年，李時珍在《本草綱目》中記載了二百七十六種無機藥物的化學性質以及蒸餾、蒸發、昇華、重結晶、沉澱、燒灼等技術。1637年，宋應星在《天工開物》中記述冶煉技術時，把鉛、銅、汞、硫等許多化學元素看作是基本的物質，而把與它們有關的反應所產生的物質看作是派生的物質，從而產生化學元素概念的萌芽。《天工開物》中記載了中國古代冶金技術的許多成就，如冶煉生鐵和熟鐵(低碳鋼)的連續生產工藝，退火、正火、淬火、化學熱處理等鋼鐵熱處理工藝和固體滲碳工藝等。方以智在《物理小識》卷7中記載了煉焦炭的方法："煤則各處產之。臭者，燒熔而閉之。成石，再鑿而入爐，曰礁。"歐洲到1771年纔開始煉焦。
全面發展科學的設想
徐光啓徐光啓重視演繹推理，並特別把重點放在數學上，認爲數學是其他一切自然科學和工程學的基礎。徐光啓在1629年即成立西局同年的七月二十六日，給崇禎帝上奏《條議曆法修正歲差疏》中說“蓋凡物有形有質，莫不資與度數故耳”，提出“分曹”料理，即分學科研究的思想，並論述數學和其他科學的關係，及數學在生產實踐中作用。他認爲數學是“從用之基”，提出“度數旁通十事”：治歷、測量、音律、軍事、理財、營建、機械、輿地、醫藥、計時。在他掌管的“歷局”內開展以數學爲根本，兼及氣象學、水利工程、軍事工程技術、建築、機械力學、大地測量、醫學、算學及音樂等學科的研究工作。歷局有了科學研究機構的雛形。崇禎帝對此積極反應和支持，下旨批示“度數旁通，有關庶績，一併分曹料理，該衙知道”。徐光啓開創的“格物窮理之學”有李之藻、李天經、孫元化、王徵，其後又有方以智，王錫闡等發揚。
