中国古代的科学技术，与农耕立国这个基本事实相联系，科学性是建立在对技术的实用性要求基础之上的。秦汉先人有领先世界的科学技术，却少有精密高深的理论总结。重实用而轻理论，对中国科学技术的发展有利有弊。但是不可否认，古代中国的科学技术，曾遥遥领先于世界其他各国和地区。两汉时期是各项科学技术发展突飞猛进、科技发明灿若群星的辉煌时代。
两汉时期天文学得到了长足的发展，初步形成了中国的天文学体系。其中尤为突出的是独具特色的历法体系的形成。天文历法的进步促进了数学的发展，中国古典数学体系形成，出现了一批著名的数学家和数学著作。
■《太初历》
汉初沿用秦以来的“颛顼历”，至武帝时才有历法变革，其标志性成果是中国第一部记载完整的历法—《太初历》。《颛顼历》更多的是出于政治考虑，它以每年十月为岁首，使得农事的开始与历法的岁首相差一季，很不适合农业生产的需要；且使用年代长久，误差累积渐大，以至于朔日、晦日出现新月，而满月不出现在望日，历法与天象不合。针对这些问题，改革历法势在必行。元封年间（前118～前104），司马迁等上书建议改历。武帝予以同意，并诏公孙卿、司马迁等人议改历法。但是随后他们的改历建议遭人质疑，于是武帝又下令重新招募邓平等20多人，再议新历，颁行天下，定名为《太初历》，并将元封七年（前104）改元为太初元年。《太初历》以天文实测为基础，开创古代历法“观天制历”、以天验历的良好传统。其采用夏正，即以正月为岁首，与一年农事起始时间相符，也与人们以春夏秋冬四季为一年的习惯相符合。它规定以无中气之月（即月中无节气）为闰月，比年终置闰更合理，使月份与节气相对固定。《太初历》开创记录日食、月食周期的先河，也极大推进了对日月食规律的研究。可以说，一部《太初历》，就是当时天文学年鉴和天文年历，中、西方历法的不同特色，也从此形成。
■三家论天
古人探索宇宙的结构，起源很早，至汉代形成了“三家论天”的局面。成书最迟不晚于武帝时的《周髀算经》一书，是我国古代著名的天文历算之书。全书以对话形式展开，问答相间，总结先秦时代及秦汉时期我国在天文学和数学方面取得的成就。此书在天文方面系统阐述了宇宙结构理论的“盖天说”，即天空像个斗笠，大地如同翻扣的盆；在数学方面，该书记载了用标竿测日影以求日高的方法，勾股定理由此得以发现。“浑天说”是在使用仪器测量天体位置的基础上产生出来的一种宇宙结构学说。张衡的《浑仪注》对此表达最为清晰：天在外，地在内，“天之包地，犹壳之裹黄”；天地因“气”而立，载水而浮，天表内则充满水。作为探索宇宙的理论，“浑天说”有其巨大成功之处。但“浑天说”与“盖天说”都是有限宇宙的模型，而另一种理论“宣夜说”，则是将宇宙无限思想发展成一种宇宙结构学说的代表。“宣夜说”使用推理的方法，认为各种天体其实都浮生于虚空之中，“气”是日月五星运动的动力，并没有什么东西系着它们。从宇宙结构来说，“宣夜说”是比较科学的学说，但由于它对诸多问题没有解释，故影响不大。“盖天说”与“浑天说”，实际上成为中国古典天文学关于宇宙结构的基本看法。
■张衡与地动仪
张衡（78～139），字子平，南阳西鄂（今河南南阳石桥镇）人。张衡极富文学才华，写出了著名的《西京赋》和《东京赋》；他又是中国历史上杰出的科学家之一，发明了指南车、地动仪、浑天仪等仪器，其中又以候风地动仪最为有名。顺帝阳嘉元年（132），张衡发明地动仪，这是世界上第一台可测地震方位的仪器。它利用物体惯性原理来收集震波，探测地震波的主冲方向，从而测出地震的发生方位。其基本构造符合物理学原理，是现代地震仪的先驱，遥遥领先于世界各国。这台用精铜铸造的地动仪，外形如同酒樽。器体内部中央竖有一根铜柱，称为“都柱”。围绕都柱设有8组与仪体相连接的杠杆机械，即“八道”；“八道”又与仪体外面设置的8条显示方位的垂龙龙头上颌接合。遇有地震，震波传来，“都柱”会向发生地震的方向倾斜，使该方位的龙嘴张开，铜球落入同方向下面的蟾蜍口中，发出声响，用以警报，即“一龙发机，而七首不动，寻其方向，乃知震之所在”。仪器造好后安置在洛阳，但人们始终将信将疑。永和三年（138），西方铜球落下，但当时洛阳并无震感。过了几天，等到陇西发生地震的消息传递到京师后，人们才开始相信地动仪的准确性。
■《九章算术》
《九章算术》博大精深，美誉四方，是中国古代最重要的数学经典。它是先秦数学成就的集大成之作。《张家山汉墓竹简》（247号墓）中的《算术书》，与《九章算术》前7章的主要内容十分接近，两者联系密切，似可看作《九章算术》的母本。《九章算术》不是一时一人之作，而是经历了漫长的时间，由多人删改、修补，最终成书于东汉和帝时期。《九章算术》内容异常丰富，题材广泛。它以问题集的形式出现，分为9章，共246题。每题分为问、答、术3个部分。“问”是问题，“答”是答案，“术”是解题算法。在中国先秦典籍中，虽也记录了不少数学知识，却没有《九章算术》那样的系统论述。该书编排体例由易到难、由浅入深，从而形成了中国传统数学的理论体系。书中关于分数概念及其计算，负数概念及其运算，联立一次方程的解法等，都是极为先进的。后世数学家，大都以此书为入门书，故有“算经之首”的美称。唐宋时期《九章算术》为国家明令规定的教科书，此书还传入周边国家和地区，影响深远。
