纸张、印刷术、火药和指南针四大发明在世界范围内对政治、经济、军事、文化等产生了深远的影响.西汉时期已经出现早期的植物纤维纸,但比较粗糙,书写不方便.东汉时的宦官蔡伦,改进了造纸方法,用树皮、麻头、破布和旧鱼网作原料,制造出既美观又便宜,并且书写方便的纸张,并使这种以麻为主要原料的纸得到推广,对书写起到了重要的推动作用.造纸术逐步推广开来,到了公元三四世纪,纸取代竹简和丝帛成为中国的主要书写材料.
战国时,人们用天然磁石磨成“司南”,这是世界上最早的指南针,到今天已经有两千多年了.到了宋朝,发明了人造磁铁,磁性比天然磁铁稳定.指南针的装置也有很大改进,人们发明了指南鱼、指南龟、水浮指南针等指南工具.在宋代,特别是南宋,海外贸易非常发达.为了克服在海洋中航行的困难,到北宋末年,在航海上已经应用了指南针.南宋时还出现了将指南针安装在刻着度数和方位的圆盘上的罗盘针.在海上航行的人,在没有太阳的白天,没有月亮的晚上,都能辨别方向.
在人类文明发展史上,印刷术的地位非常重要.北宋的毕舁发明了一种既省时省力又经济的印刷方法,即活字印刷.毕舁发明的是泥活字.先在粘土制成块的一个个小方块上刻出反字.制成一批后,就放在窑中烧硬成为陶字.排版时,在一块铁板上铺上一层用松香、蜡和纸灰混合的粉末,把一个个陶字排在有框的铁板上,然后把铁板放到火上加温,等粉末熔化后,用一块平板把字压平.铁板温度降低后,活字固定,就可以印刷了.印板中如果有错别字,可以随时换,印完一版,活字拆了,铁板可以再用.毕舁为印刷术的改进打下了基础,西夏有了木活字,明代改成铜活字,直到后来使用的铅活字.
中国古代有专门炼丹的人,他们中有人把硫磺、硝石、木炭放在一起烧炼引起了燃烧和爆炸,人们把这三种物质的混合叫做“火药”.唐朝中期的书籍里记载了制成火药的方法.唐朝末年,火药开始用于军事.在宋代,火药得到了广泛使用,火药不仅被用在生活中,狩猎、开石、采石,制造爆竹和焰火,更多地被用在军事上.火器的制造技术也提高到了一个新的阶段.北宋制造的火药武器主要是燃烧性的、爆炸性的,如火箭、霹雳火球、蒺藜火球等.到了南宋,发明了管状火器,把火药装在竹筒里点火喷射.有一次,宋朝军队和蒙古军队打仗,宋军发明了管状“突火枪”,即把火药装在竹筒里,然后装上“子窠”.“子窠”和子弹的性质差不多,是用石子和铁块做的.这是世界上最早的原始步枪.它的出现是火器制造历史上划时代的进步.