造紙術：
大約在3500多年前的商朝，中國就有了刻在龜甲和獸骨上的文字，稱為甲骨文。到了春秋時，用竹片和木片替代龜甲和獸骨，稱為竹簡和木牘。甲骨和簡牘都很笨重，戰國時思想家惠施喜歡讀書，每次外出遊學身後都跟著五輛裝滿竹簡的大車，所以有學富五車的典故。西漢時在宮廷貴族中又用縑帛或綿紙寫字。縑是細絹、帛是絲織品的總稱吏壹方縑帛上寫字時，便於書寫，不但比簡牘寫得多，而且還可以在上面作畫，但是價格昂貴，只能供少數王宮貴族使用。
人們都知道蔡倫造紙，實際上，在東漢蔡倫大規模造紙之前，中國人就已經發明了造紙術，20世紀在中國各地出土的許多西漢時期的古紙片，可以證明這壹點。這並非否定蔡倫造紙之功，而是說蔡倫的造紙術並非是突然之間的發明，它有壹個技術積累的過程。西漢時期出土的植物纖維紙，是蔡倫造紙的前身。蔡倫擴大了造紙原料的範圍，破布、魚網、樹皮、麻頭等都可以造紙，其中樹皮造紙更是他的發明。他的造紙工藝更為精細，造紙術到他這裏，擺脫了紡織品附庸的地位——此前都是利用紡織之後拋棄的副產品來造紙的，蔡倫將造紙發展為壹種獨立的工藝。
指南針：
“中國最早的指南針理論，是建立在陰陽五行學說基礎上的‘感應說’。”關增建介紹，11世紀中葉時中國大科學家沈括還對指南針感到匪夷所思，他的《夢溪筆談》介紹了指南針的人工磁化方法、磁偏角的發現和指南針的架設方法，但對指南針為什麽會指南卻沒有壹點概念——“磁石之指南……莫可原其理！”隨後，文人學者們從陰陽五行學說出發，結合當時人們對大地形狀的認識，提出各種指南針理論。例如，最晚成書於宋代的《管氏地理指蒙》，首先提出如下邏輯：
“磁針是鐵打磨成的，鐵屬金，按五行生克說，金生水，而北方屬水，因此北方之水是金之子。鐵產生於磁石，磁石是受陽氣的孕育而產生的，陽氣屬火，位於南方，因此南方相當於磁針之母。這樣，磁針既要眷顧母親，又要留戀子女，自然就要指向南北方向。”
南宋人的指南針原理，仍認為“指南針之所指，即陽氣之所在”，只是圍繞磁偏角現象，立論依據更多轉向地理方位的坐標系統——中國古人認為地是平的、大小有限，這樣地表面必然有個中心，過該中心的那條子午線就是唯壹的南北方向。南宋人曾三異等認為，壹旦測量地點不在這條南北線上，指南針所指向自然“少偏”。到明代，有人假托南唐人著作指出，指南正針由大地方位系統決定，而偏角則由天體方位劃分系統所決定。關增建認為，這種說法“體現了傳統指南針理論在陰陽感應學說和磁偏角的存在這壹矛盾面前所表現出來的窘迫”。
明萬歷年間（公元1573～1620年），傳教士來華，帶來西方的指南針理論、地球學說以及相關科技知識。受其影響，中國學者開始從新的視角探討指南針理論問題，在此過程中，陰陽五行的作用不斷淡化，力學角度的分析不斷增加，但吉爾伯特1600年提出的科學理論連西方學界都沒統壹，更談不上入主東土。傳教士中，1658年抵華的比利時耶穌會士南懷仁的指南針理論最系統，但他認為決定磁針指向的是地球的地理南北兩極本身，理論仍然局限在古代科學的範圍，而不像吉爾伯特認識到地球本身存在壹個磁體。南懷仁理論在中國影響深遠，直到19世紀中葉，中國仍有學者用它解釋指南針問題。而此時，清末來華的傳教士已開始著手把西方近代磁學知識介紹給中國了。
先秦時代我們的先人已經積累了許多這方面的認識，在探尋鐵礦時常會遇到磁鐵礦，即磁石（主要成分是四氧化三鐵）。這些發現很早就被記載下來了。《管子》的數篇中最早記載了這些發現：“山上有磁石者，其下有金銅。”其他古籍如《山海經》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發現，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招鐵，或引之也。”那時的人稱“磁”為“慈”他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。並認為：“石是鐵的母親，但石有慈和不慈兩種，慈愛的石頭能吸引他的子女，不慈的石頭就不能吸引了。”據說秦始皇統壹六國後，在鹹陽附近修阿房宮，宮中有壹座門是用磁石做成，如果有人身穿盔甲，暗藏兵器，入宮行刺，就會被磁石門吸住。這個故事告訴我們，古代勞動人民很早就掌握了磁學知識。
當把兩塊磁鐵放在壹起相互靠近時，有時候互相吸引，有時候相互排斥。人們都知道磁體有兩個極，壹個稱N極，壹個稱S極。同性極相互排斥，異性極相互吸引。那時的人們並不知道這個道理，但對這個現象還是能夠察覺到的。
到了西漢，有壹個名叫欒大的方士，他利用磁石的這個性質做了兩個棋子般的東西，通過調整兩個棋子極性的相互位置，有時兩個棋子相互吸引，有時相互排斥。欒大稱其為“鬥棋”。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝，並當場演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為“五利將軍”。欒大利用磁石的性質，制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。
指南針的始祖大約出現在戰國時期。它是用天然磁石制成的。樣子像壹把湯勺，圓底，可以放在平滑的“地盤”上並保持平衡，且可以自由旋轉。當它靜止的時候，勺柄就會指向南方。古人稱它為“司南”，當時的著作《韓非子》中就有：“先王立司南以端朝夕。”“端朝夕”就是正四方、定方位的意思。《鬼谷子》中記載了司南的應用，鄭國人采玉時就帶了司南以確保不迷失方向。
春秋時代，人們已經能夠將硬度5度至7度的軟玉和硬玉琢磨成各種形狀的器具，因此也能將硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石制成司南。東漢時的王充在他的著作《論衡》中對司南的形狀和用法做了明確的記錄。司南是用整塊天然磁石經過琢磨制成勺型，勺柄指南極，並使整個勺的重心恰好落到勺底的正中，勺置於光滑的地盤之中，地盤外方內圓，四周刻有幹支四維，合成二十四向。這樣的設計是古人認真觀察了許多自然界有關磁的現象，積累了大量的知識和經驗，經過長期的研究才完成的。司南的出現是人們對磁體指極性認識的實際應用。但司南也有許多缺陷，天然磁體不易找到，在加工時容易因打擊、受熱而失磁。所以司南的磁性比較弱，而且它與地盤接觸處要非常光滑，否則會因轉動摩擦阻力過大，而難於旋轉，無法達到預期的指南效果。而且司南有壹定的體積和重量，攜帶很不方便，這可能是司南長期未得到廣泛應用的主要原因。
司南由青銅盤和天然磁體制成的磁勺組成，青銅盤上刻有二十四向，置磁勺於盤中心圓面上，靜止時，勺尾指向為南。
每塊磁鐵兩頭都有不同的磁極，壹頭叫S極，另壹頭叫N極。我們居住的地球，也是壹塊天然的大磁體，在南北兩頭也有不同的磁極，靠近地球北極的是S極，靠近地球南極的是N極，也正是因為地磁極和地理兩級不完全重合，才出現了地磁偏角現象。我們知道，同性磁極相斥，異性磁極相吸引，所以，不管在地球表面的什麽地方，拿壹根可以自由轉動的磁針，它的N極總是指向北方，S極總是指向南方。
二千多年以前，也就是春秋戰國時候，中國已經用鐵來制造農具了。勞動人民在尋找鐵礦的時候，就發現了磁鐵，並且知道它能夠吸鐵。
火藥：
火藥是中國漢族煉丹家發明於隋唐時期，距今已有壹千多年了。火藥的研究開始於古代道家煉丹術，古人為求長生不老而煉制丹藥，煉丹術的目的和動機都是超前的，但它的實驗方法還是有可取之處，最後導致了火藥的發明。
煉丹家雖然掌握了壹定的化學方法，但是他們的方向是求長生不老之藥，火藥的發明是副產品。煉丹家對於硫磺、砒霜等具有猛毒的金石藥，在使用之前，常用燒灼的辦法“伏”壹下，“伏”是降伏的意思。使毒性失去或減低，這種手續稱為“伏火”。
唐初的名醫兼煉丹家孫思邈在“丹經內伏硫磺法”中記有：硫磺、硝石各二兩，研成粉末，放在銷銀鍋或砂罐子裏。掘壹地坑，放鍋子在坑裏和地平，四面都用土填實。把沒有被蟲蛀過的三個皂角逐壹點著，然後夾入鍋裏，把硫磺和硝石起燒焰火。等到燒不起焰火了，再拿木炭來炒，炒到木碳消去三分之壹，就退火，趁還沒冷卻，取入混合物，這就伏火了。
唐朝中期有個名叫清虛子的，在“伏火礬法”中提出了壹個伏火的方子：“硫二兩，硝二兩，馬兜鈴三錢半。右為末，拌勻。掘坑，入藥於罐內與地平。將熟火壹塊，彈子大，下放裏內，煙漸起。”他用馬兜鈴代替了孫思邈方子中的皂角，這兩種物質代替碳起燃燒作用的。伏火的方子都含有碳素，而且伏硫磺要加硝石，伏硝石要加硫磺。這說明煉丹家有意要使藥物引起燃燒，以去掉它們的猛毒。雖然煉丹家知道硫、硝、碳混合點火會發生激烈的反應，並采取措施控制反應速度，但是因藥物伏火而引起丹房失火的事故時有發生。
《太平廣記》中有壹個故事，說的是隋朝初年，有壹個叫杜春子的人去拜訪壹位煉丹老人。當晚住在那裏。半夜杜春子夢中驚醒，看見煉丹爐內有“紫煙穿屋上”，頓時屋子燃燒起來。這可能是煉丹家配置易燃藥物時疏忽而引起火災。
還有壹本名叫《真元妙道要略》的煉丹書也談到用硫磺、硝石、雄黃和蜜壹起煉丹失火的事，火把人的臉和手燒壞了，還直沖屋頂，把房子也燒了。書中告戒煉丹者要防止這類事故發生。這說明唐代的煉丹者已經掌握了壹個很重要的經驗，就是硫、硝、碳三種物質可以構成壹種極易燃燒的藥，這種藥被稱為“著火的藥”，即火藥。由於火藥的發明來自制丹配藥的過程中，在火藥發明之後，曾被當做藥類。
《明熹宗實錄》：“天啟二年十二月二十日辛巳，援遼總兵毛文龍以登撫（袁可立）所遣管運參將黃胤恩、推官孟養誌等發到糧餉並布疋、軍器、火藥等物，復蒙頒給敕印、旗牌，授以援遼總兵便宜行事，具謝恩。”
《本草綱目》中就提到火藥能治瘡癬、殺蟲，辟濕氣、瘟疫。火藥不能解決長生不老的問題，又容易著火，煉丹家對他並不感興趣。火藥的配方由煉丹家轉到軍事家手裏，就成為中國古代四大發明之壹的黑色火藥。
球狀火藥包紮在箭桿頭附近，點著引線以後，用弓箭將火藥射出去燒傷敵人。還有把火藥、毒藥，再加上壹些瀝青、桐油等，做成毒球，點著以後，用弓箭射出，殺傷敵人是後來的“萬人敵”。到了宋朝，人們將火藥裝填在竹筒裏，火藥背後紮有細小的“定向棒”，點燃火管上的火硝，引起筒裏的火藥迅速燃燒，產生向前的推力，使之飛向敵陣爆炸，這是世界上第壹種火藥火箭。以後又發明了火槍和槍，這些都是用竹管制成的原始管形火器，是近代槍炮的老祖宗。
印刷術:
雕版印刷：據載是北宋時期畢升發明了膠泥活字印刷術，被認為是世界上最早的活字印刷技術。但四大發明中的活字印刷術並非現代印刷術的前身，而據李約瑟所論北宋制的膠泥活字印刷術有許多劣勢的地方。
目前發現最早的雕版印刷成品是壹單頁版梵文撰寫的《陀羅尼經》，該經是印在亞麻紙上，於650年至670年間出版，且在1974年於西安附近的唐代陵墓出土。1966年，考古學家在韓國發現了壹本微型《陀羅尼佛經》，該經內含唐朝女皇武則天（約690年-705年）頒行的則天文字。學者斷定該經不早於704年，後來被珍藏在壹座建於751年統壹新羅時代的舍利塔裏。不過，已知最早壹般大小的印刷出版書籍，是唐代（618年-907年）間刊行的《金剛經》。該經長5.18米（17英尺），卷軸格式，可追溯到唐懿宗鹹通9年農歷4月15日（即868年）。學者李約瑟和錢存訓（Tsien Tsuen-hsuin）的記述表示金剛經的書法雕刻遠較較早印行的單頁版陀羅尼經更為先進，更為精巧。另外，兩個最古老的印刷農歷日期為877年和882年，它們是在當時佛教聖地敦煌被發現。
活字印刷：北宋科學家、政治家沈括曾在《夢溪筆談》中有壹篇文章叫《活板》，其中詳細介紹了活板印刷術的全過程，通俗易懂，非常詳細。在他寫於1088年的著作《夢溪筆談》中，將此發明歸於不知名的工匠畢升（990年-1051年）。隨著燒結陶土字符的使用，沈括描述畢升制作字形、撿字排列、印刷、並在印刷後拆解留待後來使用。畢升曾嘗試木制活字，但木制活字壹直要到元朝（1271年–1368年）王禎（活躍於1290年至1333年）的木模才趨完善。王禎亦將文字按照音韻組合置於有小隔間的轉輪排字盤以方便撿字。至於銅版活字要等到明朝（1368年-1644年）華燧（1439年至1513年）於1490年的印刷作品才趨完美。
木活字：
元代，著名農學家與機械學家王禎發明了木活字，並創造出比較簡捷的適於漢字復雜特點的轉盤排字方法；後又發明了金屬活字，使活字印刷得到了改進。唐代的雕刻印本傳到日本，8世紀後期日本完成了木板《陀羅尼經》以後又傳到朝鮮、中東壹帶和東歐。15世紀，德國人學會了用合金鑄字，從此畢升首創的活字印刷在歐洲各地推廣開來。