宋朝的科学成就虽然没有达到西方文艺复兴时期的高度，但宋朝知识分子的群体创造力是世所罕见的。中国历史上的四大发明中有两项（指南针和活字印刷术）诞生于宋代，另两项则在宋代开始得到广泛应用：H药和火器在宋代开始大规模使用（第一次在战争中使用H药的记载是在晚唐）；指南针在宋代开始大量装备远洋船舶。
宋朝第一次出现了工匠传统和哲学传统合流的迹象，代表作有《梦溪笔谈》，在西方，这是近代科学大发展的先声。
宋朝拥有人类历史上最庞大的帆船舰队和商船队，频繁远航至阿拉伯、东非、印度、东南亚和东亚的日本与朝鲜。
宋朝有很多先进的土木工程、航海术和冶金学方面的发明，如风磨。宋朝发明了纸币。这些都推动了宋朝经济的发展和繁荣，对人类文明产生深远影响。
南宋数学家秦九韶最晚在1247年就已经发现一元三次方程的求根公式，欧洲人在四百多年后才发现，尽管如今课本上这个公式仍以那个欧洲人卡当的名字来命名。
中国最早提出计划生育理论的不是马寅初，而是明朝万历年间（1573—1620年）的内阁首辅申行时，而最早实施计划生育却是在更早的宋朝。
宋朝出现了众多通才式的科学家，如沈括的学识涉及多个领域，包括数学、地理学、地质学、经济学、工程学、医学、艺术评论、考古学、军事战略、外交等等。他曾经接受一个边境调查的任务，用木头和锯末制作了一个三维的地图来表现山脉、河流、道路等。他计算了棋局所有的可能性，还计算了用限定的人力物力携带食物能支撑的最长战争时间。沈括还提高了漏壶计时的准确性，改进了浑天仪、日晷，还扩大了天文望远镜的宽度，可以更好观察北极星和其他星球。沈括还做了关于照相机暗箱的实验，只比首位实验者海什木晚了几十年。
宋朝任用了许多像沈括这样具备科学知识的官员，这些人的知识对宋朝的管理、军事和经济发展极为有利。
除以上提到的，宋朝的其他科技发明创造不一而足，在当时世界上也处于领先地位。
英国学者李约瑟在其著作《中国科学技术史》的导论中提到：“每当人们在中国的文献中查找一种具体的科技史料时，往往会发现它的焦点在宋代，不管在应用科学方面或纯粹科学方面都是如此。”中国现代历史学家陈寅恪也曾评论：“华夏文明，历数千载演进，盛极于赵宋之世。”
同时，宋代的学术开始向精致内省发展，是继春秋战国时期的又一个学术高峰期，出现了周敦颐、程颐、程颢、朱熹、张载、邵雍、王安石、陆九渊、叶适等一大批历史上一流的学者。明人陈邦瞻在《宋史纪事本末》的序中说：“宇宙风气，其变之大者为三：鸿荒一变而为唐虞，以至于周，七国而为极；再变而为汉，以至于唐，五季而为极；宋其三变，而吾未睹其极也。今国家之制，民俗之俗，官司之所行，儒者之所守，有一不与宋近乎？”他认为宋代的成就在尧舜、汉、唐之上，明代的国家体制、民俗、法律、儒家理论，等等，无不承袭于宋代。
宋代这种经济、学术文化高峰期的出现，是和宋代宽松的政治环境分不开的，同时和宋代皇帝并不妄自尊大的性格有关。宋太祖曾问赵普：“天下何物最大？”赵普答：“道理最大。”宋代朝廷能够允许学者充分探索真理，而不至于获罪，怀疑经典之风盛行，同时宋廷对经济、科技、文化事业都比较注重，促进了经济、科技文化的发展。
