宋元是我国古代科学技术发展的鼎盛时期，天文、数学、地图的测绘、器械的制造都取得了辉煌的成就。

宋元时期，为了提高工农业生产效率，十分重视对器械制造技术的改进。元朝王桢教民耕植，总结了全国范围内的农事，完成了一部《农书》；其中的《农器图谱》里，绘出了各种农业机械图，如纺织器械、灌溉工具、运输工具等。这些器械的制造，都对零部件的公差配合有严格的要求。

计里鼓车是一种用轮轴机械量度地面距离的车辆，北宋以前已有记载，但制造原理和方法均已失传。北宋天圣五年(公元1027年)燕肃重新设计指南车，卢道隆设计制造的记里鼓车，体现了我国机械工程技术的高度成就。关于记里鼓车的制造，《宋史·舆服志》中有关于尺寸规范等的详细记载，是我国古代对齿轮系运用的范例。用两个齿数相同的齿轮，中间嵌入一个中轮，便能按同一速度和同一方向运转，整个齿轮系与车轮同行同止。车上具有一套减速齿轮系，使运动变慢，最后一根轴在车行一里或10里的时候才回转一周。每当车行一里时，中平轮转一周，其上的拨子就拨动下一层木人击鼓一次；车行10里时，上平轮转一周，其上的拨子就拨动上一层木人击镯一次。今天的汽车里程表，每行驶一公里，里程表上便转动一个数码，其原理与古代记里鼓车相似。

时间计量在我国有悠久的历史。《隋书·天文志》记载：“昔黄帝创观漏水，制器取则……总以百刻，分于昼夜。”中国历代对计时都十分重视，往往把计时的管理、计时仪器与国家的政令联系在一起，并且作为国家法制的一个部分严格加以控制。早在《尚书·虞书·舜典》中就有：“在璇玑玉衡，以齐七政”的记载。中国古代的计时方法脱离不了天象，与天文学是分不开的。《辽史·历象志》云：“八尺之表，六尺之简，百刻之漏，日月星辰示诸掌上。”中国最古老的计时器是日晷和漏壶。《新五代史·司天考》也说：“晷，漏正，则日之所至，气之所应，得之矣。”北宋伟大的科学家沈括，在天文、历法、算学上所取得的成就是举世瞩目的。《宋史·律历志十三》记：“初，括上浑仪、浮漏、景表三议。”熙宁六年“诏依新式制造，置于司天监测验，以较疏密。”可惜实物早已无存。

除沈括外，北宋元祐年间苏颂、韩公廉等人合作制造成“水运仪象台”，用水力转动，是世界上首创的水动天文钟，其中精妙的擒纵装置，相当于钟表里的擒纵器，起控制枢轮定速转运的作用，使这座仪象台把测量仪器的浑仪、表演仪器的浑象和计时仪器设置在同一机构内表达出来，被誉为天文钟的祖先。

元代的科学家郭守敬，也在天文、历法、算学等方面有过重大的贡献。他说：“历之本在测验，而测验之器莫先于仪表。”他在天文仪器制造方面有惊人的创造力。曾先后制作了简仪、高表、候极仪、浑天象、景符、星晷定时仪等12种新仪器，其中简仪和高表是两个重大的创造。为了提高测量日影的精度，郭守敬在河南建造了一座测景台，表高40尺，较古代八尺之表高出四倍，这样测量日影长度的相对误差便可以减少到1/5。按常理，加长表高就能使日影变化更显著，但是表增高以后，照射在圭面上的日影边界就会模糊不清，从而达不到提高精度的目的。为了使日影能清晰地投射在圭面上，郭守敬创制了一种叫景符的仪器，用来解决日影边界模糊不清的问题。景符是在一个小框架上安一个可转动的铜片，铜片中间开一个小孔，当太阳过子午线时，把景符放置在水平的圭面上，南北移动并转动铜片，使照射在圭表顶部铜横梁上的日光，首先通过景符上的那个小孔再照射到圭面，形成一个米粒大小中间带有铜梁横影影像的光点，从而达到边缘清晰的目的。这样就可以量取到比较准确的影长了。景符的发明，在光学测量仪器发展史上是一个具有重大意义的成就。

郭守敬建造的测景台，台前有石圭三十六方组成“量天尺”，尺度用唐朝小尺，每尺合24.5厘米，是我国现存最早的天文台建筑。

郭守敬还创制了能自鸣、击鼓、计量、报时的大型天文钟“大明殿灯漏”和“五轮沙漏”。它们都已脱离了天文仪器的范围，主要应用于计时，与西方17世纪的机械钟已相差无几了。