在中国古代的四大发明之中，造纸术是最早传播到其他国家的。
公元105年，东汉宦官蔡伦改进了造纸的方法，向汉和帝献纸，真正实用意义上的纸张开始出现。公元105年这一年，被普遍认为是造纸术发明的年份。
蔡伦改进造纸方法后，纸张开始被广泛应用。两汉交替之际，大批中国百姓为避乱涌入朝鲜半岛。造纸技术随之传到那里。20世纪60年代，在朝鲜半岛的一处古墓中曾经发现过带有西汉永始三年(公元前14年)字样的纸张，成为有确切年代可考的中国造纸术外传的最早明证。
公元7世纪末期，新罗王朝统一朝鲜半岛。此后，新罗全面吸收唐文化，派遣了大批留学生到中国学习儒学和汉文化，曾在唐代大量生产的藤纸也在朝鲜的高丽王朝时期重获生机。出产自朝鲜半岛的“高丽纸”厚实挺括，适合书写各种文字，被称作“中外第一”。中国古代着名书画家苏东坡、黄公望和董其昌等人，都十分喜爱使用“高丽纸”。
在从中国三国时期至唐朝这段时间里，朝鲜半岛上的新罗、百济等国一直充当中国文化向日本传播的桥梁。中国的造纸等技术也正是经由朝鲜半岛诸国东传日本的。日本奈良时代和江户时代的手漉和纸工艺程序与中国造纸技术虽操作程序不同，但各有千秋。在这前后，中国的造纸技术也先后传到了越南、柬埔寨等地。公元9~10世纪，中国的造纸技术又通过丝绸之路西传，古印度从此有了用纸印刷的佛教经卷。
公元751年，唐朝大将高仙芝率军与大食(阿拉伯帝国)将军沙利会战于中亚重镇怛逻斯(今哈萨克斯坦的江布尔)。激战中，由于唐军中的西域军队发生叛乱，唐军战败。怛逻斯之战后，唐军中的部分造纸工匠被阿拉伯军队俘虏。沙利将这些工匠带到中亚重镇撒马尔罕，让他们传授造纸技术，并建立了阿拉伯帝国第一个生产麻纸的造纸场。在怛逻斯战役中被俘的唐代着名史学家杜佑的侄子杜环，后来辗转归国。在他的回忆录中，曾提及中国工匠传授阿拉伯人造纸术的史实。
从此，撒马尔罕成为阿拉伯人的造纸中心。在许多中世纪阿拉伯旅行家的游记中，都有关于撒马尔罕出产优质纸品的记录。公元794年，在中国工匠的指导下，阿拉伯帝国在都城巴格达建立了新的造纸工场。此后，阿拉伯帝国的一切政府文书、档案均书写在纸制品上。
随后，源自中国的造纸术随着阿拉伯大军迅速传到叙利亚、埃及、摩洛哥、西班牙和意大利等地。在意大利的博物馆中，至今还保留着西西里国王罗杰一世于1109年书写的一封诏书，诏书用的纸就是阿拉伯人生产的。在当时的欧洲，能够使用阿拉伯人制造的纸张被视为一种奢侈的行为。由于纸的造价昂贵，那不勒斯和西西里的国王菲特烈二世曾在1221年下令禁止使用纸书写官方文件。
中国造纸术传入欧洲前，欧洲人也曾用羊皮进行文字记录工作。在中世纪的欧洲，据说抄一本《圣经》要用三百多张羊皮，这极大地限制了文化信息的传播范围，造纸术的西传，为当时欧洲蓬勃发展的教育、政治、商业等方面的活动提供了极为有利的条件。
1276年，意大利半岛中部的蒙地法诺地区建起了意大利的第一家生产麻纸的造纸场。此后不久，欧洲人开始改良造纸技术，但直至17世纪，欧洲的造纸技术还只能达到中国宋代的水平。为了解决欧洲纸张质量低劣的问题，法国财政大臣杜尔阁曾希望利用驻北京的耶稣会教士刺探中国的造纸技术。乾隆年间，供职于清廷的法国画师、耶稣会教士蒋友仁将中国的造纸技术画成图寄回了巴黎，中国先进的造纸技术才在欧洲广泛传播开来。1797年，法国人尼古拉斯·路易斯·罗伯特成功地发明了用机器造纸的方法，从蔡伦时代起中国人持续领先近两千年的造纸术终于被欧洲人超越。
制造工艺成熟的造纸术发明之后，随着古代中国经济文化的发展，对以书籍为载体的文字信息的需要量也大大增加。聪明的中国人于是发明了雕版印刷术。
公元645年，日本发生“大化改新”，随后开始向唐朝派遣唐使和留学生，全方面学习中国的儒家文化和先进技术，雕版印刷术也在这时传到了日本。公元983年，立国不久的北宋王朝应高丽王朝的请求，将两套佛经《开宝藏》赠送给高丽，中国刻字工匠有可能在此时进入了朝鲜半岛。后来，高丽又派人专门到中国学习雕版印刷术，培养了朝鲜第一批印刷工匠。公元14世纪，朝鲜人在阅读中国宋代科学家沈括的科技着作《梦溪笔谈》时，了解到中国人毕昇发明了陶活字。从《梦溪笔谈》中，朝鲜人掌握了中国的活字印刷术。
几乎是在造纸术西传的同时，阿拉伯人也接触到了中国的雕版印刷技术。令后人感到不解的是，雕版印刷术并没有像造纸术一样在阿拉伯人的统治区里传播开来。有一种说法认为，阿拉伯人误以为中国人在印刷时使用猪鬃制成的刷子给印版上墨，认为用这样的方法印刷《古兰经》亵渎神明，因而影响了雕版印刷术在阿拉伯地区的传播。
由于蒙古人在其征服地区广泛使用纸钞，因而，作为纸钞的印刷方法，活字印刷术也顺着丝绸之路西传至西亚、北非一带，随后又进入了欧洲。除纸钞之外，宗教画和纸牌促成了欧洲人接受印刷技术。纸牌虽小，却综合了手绘、木版印刷等各种方法，成了欧洲人学习、掌握雕版印刷术最直接的途径。有意思的是，由于外国纸牌被大量倾销到意大利各地，威尼斯政府在不得不在1441年颁布一条法令，禁止威尼斯以外地区的印刷品输入本城。
蒙元时期，欧洲人沿丝绸之路来到中国，学会了使用木活字。由于欧洲人使用的拉丁字母结构简单，且只有二十六个字母，比汉字更适合活字印刷。但拉丁字母字形圆润，刻字时不易下刀，因而欧洲人研究改进活字印刷工艺的动力更为强劲。
1450年，德意志人古腾堡在美因茨城的工厂中发明了哥特体拉丁文金属活字印刷技术，解决了长期困扰欧洲人的字形问题。1462年，美因茨发生动乱，工厂在战火中被毁，印刷工流落到德意志各地，将古腾堡改进的金属活字印刷术散播到欧洲各地。印刷术传到欧洲后，改变了原来只有僧侣才能读书和接受高等教育的状况，为欧洲科学的突飞猛进以及文艺复兴运动的出现提供了重要的物质条件。
1590年，意大利耶稣会教士范礼安从澳门到日本传教，把西洋印刷工和西文活字印刷设备带到长崎。范礼安在日本刊印了一些西文和日文书籍，但由于日本政府禁教，没有对日本产生多少影响。1592年，丰臣秀吉发动战争侵略朝鲜，被中朝联军击败。日军在朝鲜看到工匠用活字印刷书籍，遂将书籍和数以万计的铜活字，连同铸字工匠一同掠回了日本。
中国古代在战争中使用火器的最早记载，出现在唐朝末年。在当时的历史着作之中，有在战争中使用火药箭，或用抛石机投掷火药包，发射燃烧性兵器的记载。根据史籍记载，宋神宗年间，在边防军中已大量配备火器。
早期的火器威力有限，尚不具备在战场上取代冷兵器的实力。但经过两宋和辽金等朝的不断改进，在南宋和金国并立时期，已出现了震天雷、飞火枪、突火枪等较为复杂的火器。到元、明之际，又出现用铜或铁铸造的实战管状火器——火铳。南宋初年，军事学家陈规发明了一种管形火器——火枪。火枪的结构在现在看起来实在是太简单了，将火药装进长竹竿，作战时由两人操作，点火后发射。但其意义十分重大，因为人们可以较准确地掌握和控制火药的起爆时间。这在人类使用火药的历史上，是一个巨大的飞跃。
在古代希腊的古籍中，曾经出现过使用硫、松炭、沥青和麻屑制造成所谓“海火”(亦称“希腊火”)的记录。后来，拜占庭帝国和阿拉伯人也都曾在军事行动中出现过纵火作战的记录。虽然欧洲人曾经发明和改进过“希腊火”，但威力远远无法与中国火药相比。宋元时，来华的阿拉伯水手在中国人节庆之时释放的焰火和中国船舶装备的火器中，最早接触到了火药。公元1161年，宋金采石之战中，南宋军队使用“霹雳炮”对蒙古军作战时，也有阿拉伯水手在现场目睹。
公元1234年蒙古灭金之后，将在开封等地虏获的工匠、作坊和火器全部掠走，还把金军中的火药工匠和火器手编入了蒙古军队。次年，蒙古大军发动了第二次西征，新编入蒙军的火器部队也随军远征。1236年秋，蒙古大军攻至伏尔加河沿岸，在这里击溃钦察部后，进入俄罗斯腹地。在随后的几年中，装备火器的蒙古大军横扫东欧平原。1241年4月9日，蒙古大军与三万波兰人和日尔曼人的联军在东欧华尔斯塔德大平原上展开了激战。根据波兰历史学家德鲁果斯《波兰史》一书的记述，蒙古大军在这场会战中使用了威力强大的火器。波兰火药史学家盖斯勒躲在战场附近的一座修道院内，偷偷描绘了蒙古士兵使用的火箭样式。根据盖斯勒的描绘，蒙古人从一种木筒中成束地发射火箭。因为在木筒上绘有龙头，因此被波兰人称做“中国喷火龙”。
蒙古大军席卷东欧大地，让阿拉伯人也感受到了火药的巨大威力。由于担心会成为蒙古军队的下一个进攻目标，阿拉伯人迫切希望获得火药的情报，以提升阿拉伯军队的战斗力。但阿拉伯人缺乏制造火药最为关键的硝石(阿拉伯人称为“中国雪”)的提炼技术。于是，善于航海的阿拉伯人通过与东南亚各国贸易，间接从中国进口了大量硝石。但蒙古人没有给阿拉伯人足够的时间利用这些硝石。1258年2月15日，在唐朝名将郭子仪后裔郭侃率领的手持火器的蒙古大军进攻下，阿巴斯王朝的都城巴格达终于陷落。蒙古人灭亡阿拉伯帝国后，建立起了伊利汗国。这里迅速成为了火药等中国科学技术知识向西方传播的重要枢纽。而配备火药武器的蒙古军队在欧洲的长期驻扎，给欧洲人偷窥火药技术提供了机会。
由于元朝政府不禁止火器出口，蒙古军队还在阿拉伯人和欧洲人中招募士兵，因此，欧洲人有了足够的机会掌握火药制造技术。希腊人马克在研究中国火器的基础上写了《焚敌火攻书》，记述了三十五个火攻方。该书在1804年由法国人杜泰尔奉拿破仑的皇命译为法文，随后又被译为德文和英文。
意大利是获得中国火药知识较早的国家之一，欧洲人话语中的“火箭”一词就首先出现在意大利语中。1379年~1380年间，意大利两大强国威尼斯和热那亚为争夺海上贸易垄断权发生战争，双方在这场战役中都使用了火器，这是欧洲人制造使用火器的最早记录。火器在传到欧洲以后得到了革命性的发展，最终成为了欧洲人征服世界的利器。
大约在公元3世纪前后，中国人发现了磁石能够吸铁的特性，同时还发现了磁石的指向性，并依此特性制造了“司南”。最迟在公元9世纪，指南针已应用于古代中国的陆上测量，还被阴阳家广泛用来看风水。官府在丈量田地和判决土地诉讼时，也经常使用指南针。
大约在10世纪的北宋时期，中国人已将指南针用于海上导航。这对于海上交通的发展，中外经济文化交流，起了极大作用。在北宋人朱彧1119年成书的《萍洲可谈》中，有这样一段文字：“甲令海舶，大者数百人，小者百余人……舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”一些外国学者在翻译这段文字时，误将其中的“甲令”(南宋政府的命令)一词翻译成了往来海上的阿拉伯船长的名字，因此就一错再错，得出了最早装备指南针的不是中国海船，而是阿拉伯海船的错误结论。实际上，中世纪时阿拉伯人海船船体狭小，根本无法容纳百余人。当时往来南中国海、印度洋和波斯湾之间的商船，能够容纳上百人的只有中国海船，连阿拉伯商人也经常搭乘中国海船。宋代与阿拉伯的海上贸易十分频繁，中国开往阿拉伯的大型船队有指南针导航，阿拉伯人是很容易从中国商船上学到指南针的用法的。
虽然古代希腊、罗马的学者们很早就已知道了磁石能够吸铁的特性，但长时间不知道磁石的指向性。而当欧洲人最终了解并掌握这一自然现象时，已落后于中国人一千多年了。而以磁石制造罗盘指引航海，落后于中国三百余年，用人造磁石导航晚于中国人一百余年。值得注意的是，欧洲人在早期使用的航海罗盘，是与中国人同样的水罗盘，而且制作方法也与中国水罗盘几乎完全相同。这一系列的趋同现象，只能以技术传播来解释。
在13世纪前半叶之前，欧洲人还停留在对中国宋代指南针的仿制阶段。此时的欧洲人无论是在理论还是在实践方面，都没有什么太大的建树，没有超过中国宋代的罗盘应用水平。
13世纪后半期，通过法国实验物理学家皮埃尔的研究，欧洲的指南针开始了本土化的进程。随着中国旱罗盘传入欧洲，法国人又将旱罗盘改进，将其装入有玻璃罩的容器中，成为便携仪器。后来，这种携带方便的指南针被欧洲各国的水手广为应用。
没有指南针之前，航海只能使用观星的方法推算大概方位。指南针出现后，海员们不仅可以确定方位，有时甚至能推算出两地间的里程。从此，各国的远洋船队依据海图和罗盘所记载、测算出来的航线、航向和里程，安全地行走于茫茫海天之间。
指南针在航海上应用，使得哥伦布发现美洲新大陆的航行和麦哲伦的环球航行成为了可能。这大大加速了世界经济发展的进程，为资本主义的发展提供了必不可少的前提。
由于宋朝与辽、金战争不断，影响到了朝鲜与中国的朝贡贸易，加之日本藤原氏幕府的闭关锁国政策，导致中国的指南针和火药传入这两个近邻国家的时间大大落后于欧洲，这与造纸和印刷术的发展形成了鲜明的对比。直到公元15世纪前后，罗盘才作为看风水的工具，在朝鲜广泛使用。而指南针传入日本，则是公元17世纪的事情了。
近代实验科学家的始祖培根在《新工具》一书中曾说过：“如果想看看各种发明的力量、作用，最显着的例子就是新近发明的印刷、火药、指南针。因为这三种东西曾改变了整个的面貌。第一种在文学上，第二种在战争中，第三种在航海上。从那里接着产生了无数的变化、变化是这么之大，以至没有一个帝国，没有一个学派，没有一个赫赫有名的人物能比这三种发明在人类事业中产生更大的作用和影响。”由此可见，四大发明对推动世界的历史进程做出了巨大贡献。
